FR3081844A1 - Dispositif pour la fermeture etanche de recipients contenant des gaz corrosifs - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de clapet de sécurité pour récipient de gaz, comprenant une ouverture pour soutirer du gaz du récipient, et une bille configurée pour obturer cette ouverture ; la bille étant constituée d'un matériau métallique caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 50 µm par an à une température de 20 °C. L'invention concerne également un robinet pour récipient de gaz comprenant le dispositif de clapet de sécurité, ainsi qu'un récipient de gaz.

Description

DISPOSITIF POUR LA FERMETURE ETANCHE DE RECIPIENTS CONTENANT DES GAZ CORROSIFS
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif pour la fermeture étanche de récipients contenant des gaz corrosifs.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Il est connu d’utiliser un robinet pour isoler le contenu de récipients de l’extérieur, notamment lorsque le récipient contient un gaz corrosif tel que le chlorure d’hydrogène (HCl) ou le trifluorure de bore (BF3). Les robinets classiques de ce type, se présentent sous la forme d’un corps monté sur le récipient afin d’assurer la jonction entre le récipient et l’extérieur. Ce corps comprend une cavité qui communique avec une sortie. Un clapet de sécurité peut être monté sous le robinet assurant un premier niveau d’étanchéité du récipient. Ce type de robinet comprend également une tige de manœuvre susceptible d’actionner le clapet de sécurité pour permettre l’évacuation du gaz. Au-delà d’une certaine course, la tige exerce un effort d’ouverture sur le clapet de sécurité, libérant ainsi le passage du gaz contenu dans le récipient vers l’extérieur. Un dispositif manuel tel qu’un volant, ou un dispositif motorisé tel qu’un servomoteur, une commande hydraulique ou pneumatique permet de déplacer cette tige selon son axe. Le dispositif de manœuvre de la tige est placé à l’extérieur du corps de robinet. La tige s’étend donc du dispositif de manœuvre jusqu’au clapet de sécurité.
Le clapet de sécurité monté sous le robinet comprend généralement une bille montée sur un ressort et un siège, le ressort appliquant la bille contre le siège. Des exemples de tels clapets de sécurité ainsi que de tels robinets sont décrits dans les documents EP 2 816 387 et EP 2 817 940.
Habituellement, les matériaux utilisés pour les billes du clapet de sécurité sont les alliages de stellite. Même si ces alliages sont très durs et résistants mécaniquement, ils résistent mal à la corrosion provoquée par des traces d’eau se trouvant dans les gaz corrosifs. Ainsi, la bille de stellite se corrode et présente alors une surface striée et rugueuse ne permettant pas l’étanchéité totale de la bille avec son siège.
De plus, outre son déplacement axial grâce à la tige de manœuvre, la bille peut également subir un mouvement de rotation, lors de la manœuvre d’ouverture et/ou de fermeture. Cette rotation peut provoquer le déplacement d’une strie de corrosion formée par exemple à la jonction de la bille avec le siège à une autre position, susceptible de nuire à l’étanchéité de la bille avec le siège par la création d’un passage de sortie pour le gaz.
De plus, les normes antipollution ainsi que les normes de protection des personnes devenant de plus en plus rigoureuses, ces clapets de sécurité exigent de fréquentes révisions pour limiter le nombre de fuites provoqué par le manque d’étanchéité, ce qui augmente d’autant les frais de maintenance. En outre, le remplacement de la bille de stellite par une bille neuve pendant le contrôle réglementaire des clapets, est aussi un procédé long et coûteux.
Il existe donc un besoin de fournir des dispositifs permettant d’améliorer l’étanchéité des récipients contentant des gaz corrosifs, et de réduire les opérations de maintenance liées à l’entretien ou au remplacement de tels dispositifs, au moins entre deux dates de contrôles règlementaires obligatoires.
RESUME DE L’INVENTION
L’invention concerne en premier lieu un dispositif de clapet de sécurité pour récipient de gaz, comprenant une ouverture pour soutirer du gaz du récipient, et une bille configurée pour obturer cette ouverture ; la bille étant constituée d’un matériau métallique caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 50 pm par an, à une température de 20 °C.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique est caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 40 pm par an, de préférence de moins de 30 pm par an, encore de préférence de moins de 20 pm par an, et encore de préférence de moins de 10 pm par an, à une température de 20 °C.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend moins de 50 % en masse de Co, de préférence moins de 20 % en masse de Co, de préférence encore moins de 5 % en masse de Co.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend au moins 10 % en masse de Ni, de préférence au moins 15 % en masse de Ni, de préférence encore au moins 20 % en masse de Ni.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend moins de 30 % en masse de Cr, de préférence moins de 28 % en masse de
Cr, de préférence encore moins de 25 % en masse de Cr.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend :
- de 50 à 80 % en masse de Ni, de préférence de 55 à 75 % en masse de Ni ;
- de 0,1 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 0,5 à 25 % en masse de Cr ;
- de 4 à 40 % en masse de Mo, de préférence de 8 à 30 % en masse de Mo ;
- moins de 8 % en masse de Co, de préférence moins de 5 % en masse de Co ; et
- moins de 10 % en masse de Fe, de préférence moins de 6 % en masse de Fe.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend :
- de 40 à 60 % en masse de Fe, de préférence de 45 à 55 % en masse de Fe ;
- de 15 à 35 % en masse de Ni, de préférence de 20 à 30 % en masse de Ni ;
- de 10 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 15 à 25 % en masse de Cr ;
- de 1 à 10 % en masse de Mo, de préférence de 3 à 7 % en masse de Mo ; et
- de 0,5 à 2,5 % en masse de Cu, de préférence de 1 à 2 % en masse de Cu.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend du tantale, de préférence au moins 50 % en masse de tantale, de préférence au moins 90 % en masse de tantale, de préférence au moins 95 % en masse de tantale, encore de préférence au moins 99 % en masse de tantale, et de manière plus particulièrement préférée le matériau métallique consiste en du tantale.
Dans certains modes de réalisation, la bille a une forme sphérique, ou une forme ovoïde, ou une forme de demi-sphère.
Dans certains modes de réalisation, la bille est en contact avec un joint en matière plastique lorsqu’elle obture l’ouverture, la matière plastique étant de préférence du polychlorotrifluoroéthylène.
Dans certains modes de réalisation, la bille est montée sur un ressort qui pousse la bille vers l’ouverture pour obturer cette ouverture.
Dans certains modes de réalisation, le dispositif comprend au moins une tige supérieure fixée à la bille et orientée vers l’ouverture et/ou une tige inférieure fixée à la bille et orientée dans la direction opposée à l’ouverture, la tige supérieure et/ou la tige inférieure étant de préférence de section non circulaire.
L’invention concerne également un robinet pour récipient de gaz, comprenant un corps traversé par un organe d’actionnement mobile et le dispositif de clapet de sécurité présenté ci-dessus, dans lequel l’organe d’actionnement est configuré pour déplacer la bille du dispositif de clapet de sécurité de sorte à libérer l’ouverture de celui-ci.
Dans certains modes de réalisation, la bille est susceptible de se déplacer selon un mouvement de translation dans une unique direction, pour obturer l’ouverture ou la libérer, la bille étant de plus bloquée en rotation.
Dans certains modes de réalisation, la tige supérieure coopère avec l’organe d’actionnement mobile pour assurer un blocage en rotation ; et/ou la tige inférieure coopère avec un guide disposé dans une grille pour assurer un blocage de rotation.
L’invention concerne également un récipient comprenant le dispositif ou le robinet analysés ci-dessus.
Dans certains modes de réalisation, le récipient est caractérisé en ce qu’il contient un gaz choisi parmi le chlorure d’hydrogène et le trifluorure de bore.
L’invention concerne par ailleurs un dispositif de clapet de sécurité pour récipient de gaz, comprenant une ouverture pour soutirer du gaz du récipient, et une bille configurée pour obturer cette ouverture ; la bille étant constituée d’un matériau métallique caractérisé en ce que :
- il comprend moins de 50 % en masse de Co, de préférence moins de 20 % en masse de Co, de préférence encore moins de 5 % en masse de Co ; et/ou
- il comprend au moins 10 % en masse de Ni, de préférence au moins 15 % en masse de Ni, de préférence encore au moins 20 % en masse de Ni ; et/ou
- il comprend moins de 30 % en masse de Cr, de préférence moins de 28 % en masse de Cr, de préférence encore moins de 25 % en masse de Cr.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend :
- de 50 à 80 % en masse de Ni, de préférence de 55 à 75 % en masse de Ni ;
- de 0,1 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 0,5 à 25 % en masse de Cr ;
- de 4 à 40 % en masse de Mo, de préférence de 8 à 30 % en masse de Mo ;
- moins de 8 % en masse de Co, de préférence moins de 5 % en masse de Co ; et
- moins de 10 % en masse de Fe, de préférence moins de 6 % en masse de Fe.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend :
- de 40 à 60 % en masse de Fe, de préférence de 45 à 55 % en masse de Fe ;
- de 15 à 35 % en masse de Ni, de préférence de 20 à 30 % en masse de Ni ;
- de 10 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 15 à 25 % en masse de Cr ;
- de 1 à 10 % en masse de Mo, de préférence de 3 à 7 % en masse de Mo ; et
- de 0,5 à 2,5 % en masse de Cu, de préférence de 1 à 2 % en masse de Cu.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend du tantale, de préférence au moins 50 % en masse de tantale, de préférence au moins 90 % en masse de tantale, encore de préférence au moins 95 % en masse de tantale, encore de préférence au moins 99 % en masse de tantale, et de manière plus particulièrement préférée le matériau métallique consiste en du tantale.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l’état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un dispositif qui permet d’améliorer l’étanchéité des récipients contentant des gaz corrosifs, et de réduire les opérations de maintenance liés à l’entretien ou le remplacement de tel dispositif, au moins entre deux dates de contrôles règlementaires obligatoires.
Cela est accompli grâce à l’utilisation d’un clapet de sécurité comprenant une bille constituée d’un matériau autre que les alliages de stellite, plus résistant à la corrosion, et qui améliore l’étanchéité des récipients. Naturellement, la durée de vie de cette bille résistante à la corrosion est donc augmentée, permettant une diminution des coûts liés à l’entretien et au remplacement de la bille surtout entre les dates règlementaires et avantageusement au-delà des dates réglementaires par économie de changement de la bille.
Avantageusement, l’invention permet dans certains de ses modes de réalisation, grâce à la présence d’un joint en matière plastique sur le siège de la bille, l’utilisation de billes constituées des matériaux moins durs que les alliages de stellite, qui sont capables de coopérer avec le joint en plastique pour offrir une bonne étanchéité entre la bille et le siège.
Avantageusement encore, l’invention permet dans certains de ses modes de réalisation, grâce à la présence des tiges fixées sur la bille, le déplacement de la bille suivant un seul axe de mobilité, évitant tout mouvement de rotation de la bille sur elle-même, ce qui diminue la possibilité de fuites entre la bille et le siège.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente une vue schématique en coupe d’un clapet de sécurité selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 représente une vue schématique en coupe d’un clapet de sécurité selon un autre mode de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
Dispositif
L’invention concerne un dispositif de clapet de sécurité pour un récipient comprenant un gaz, afin d’assurer la fermeture étanche du récipient. Selon l’invention, le dispositif comprend une ouverture pour soutirer du gaz du récipient et une bille configurée pour obturer cette ouverture ; la bille étant constituée d’un matériau métallique caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 50 pm par an, à une température de 20 °C. La bille est montée sur un ressort et un siège se trouve au niveau de l’ouverture, le ressort appliquant la bille contre le siège.
L’exemple qui suit détaille un mode de réalisation d’un clapet de sécurité 1 selon l’invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe d’un clapet de sécurité 1 selon un mode de réalisation de l’invention, qui est accordé sous un robinet d’un récipient. Le clapet de sécurité 1 de la figure 1 comprend une bille 2 montée sur un ressort 3. Le ressort 3 maintient la bille 2 à son siège 4 afin d’obturer le passage à la cavité 7 du robinet du récipient. Le siège 4 comprend un joint en matière plastique 5 pour un meilleur contact de la bille 2 avec le siège 4.
L’organe d’actionnement mobile 6 fait partie du robinet du récipient. Une des extrémités de l’organe d’actionnement mobile 6 se trouve en vis-à-vis de la bille 2 du clapet de sécurité 1 et l’autre extrémité de l’organe d’actionnement mobile 6 traverse la cavité 7 du robinet et peut être translatée par un dispositif de commande (non représenté sur la figure) qui se trouve en dehors du robinet. Ainsi, lorsque l’organe d’actionnement mobile 6 est déplacé dans le sens de la flèche représentée à la figure 1, l’extrémité de l’organe d’actionnement mobile 6 qui se trouve en vis-à-vis de la bille 2 vient au contact de la bille 2 et la déplace dans la direction de la flèche. La bille 2 s’éloigne donc de son siège 4, libérant le passage et permettant au gaz contenu dans le récipient de pénétrer dans la cavité 7 et sortir par un conduit de sortie (non représenté sur la figure). Lorsque l’organe d’actionnement mobile 6 reprend sa position initiale, le contact entre l’organe d’actionnement mobile 6 et la bille 2 est perdu, le ressort 3 pousse donc la bille 2 vers le siège 4 de sorte à provoquer l’obstruction du passage à la cavité 7 et donc la fermeture étanche du récipient.
Différents dispositifs de commandes peuvent être utilisés pour actionner l’organe d’actionnement. Il est notamment connu d’utiliser des dispositifs manuels tels qu’une clé ou un volant, ou des dispositifs motorisés tels que des servomoteurs actionnés à distance et on peut aussi envisager des commandes hydrauliques, pneumatiques ou électriques pour remplir cette fonction.
Selon un autre mode de réalisation, le clapet de sécurité 1 représenté sur la figure 2 comprend également une tige supérieure 8a reliant la bille 2 avec l’organe d’actionnement mobile 6 ainsi qu’une tige inférieure 8b reliant la bille 2 avec une partie inférieure du clapet de sécurité, qui peut être constituée d’une grille 9 ayant en son centre un guide 10.
La tige supérieure 8a peut être solidairement fixée à l’organe d’actionnement mobile 6. Alternativement, la tige supérieure 8a peut coulisser dans un logement prévu dans l’organe d’actionnement mobile 6. Dans ce cas, il est souhaitable que la tige supérieure 8a soit de forme sectionnelle carrée, ou de forme sectionnelle hexagonale, ou de forme sectionnelle décagonale, ou plus généralement de forme sectionnelle polygonale, ou de forme sectionnelle ovoïde, le logement ayant une forme complémentaire.
De même, il est souhaitable que la tige inférieure 8b soit de forme sectionnelle carrée, ou de forme sectionnelle hexagonale, ou de forme sectionnelle décagonale, ou plus généralement de forme sectionnelle polygonale, ou de forme sectionnelle ovoïde, le guide 10 ayant une forme complémentaire.
L’avantage de ces modes de réalisation est que pendant le guidage axial de la bille 2 par l’organe d’actionnement mobile 6, la bille 2 peut se déplacer uniquement dans le sens axial, la bille 2 n’étant plus capable d’effectuer un mouvement de rotation sur elle-même grâce à la présence des tiges supérieure 8a et inférieure 8b fixées sur la bille 2.
Alternativement selon un mode de réalisation particulier (non-illustré sur les figures), le clapet de sécurité 1 peut comprendre uniquement une tige supérieure 8a fixée sur la bille 2 et reliant la bille 2 avec l’organe d’actionnement mobile 6, comme décrit ci-dessus.
Alternativement selon un mode de réalisation particulier (non-illustré sur les figures), le clapet de sécurité 1 peut comprendre uniquement une tige inférieure 8b fixée sur la bille 2 et reliant la bille 2 avec la grille 9 ayant en son centre le guide non cylindrique 10, comme décrit ci-dessus.
La bille 2 est constituée d’un matériau métallique étant de préférence caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 50 pm par an, de préférence de moins de 40 pm par an, de préférence de moins de 30 pm par an, encore de préférence de moins de 20 pm par an, et encore de préférence de moins de 10 pm par an, à une température de 20 °C.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut avoir une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore entre 50 et 45 pm par an, ou entre 45 et 40 pm par an, ou entre 40 et 35 pm par an, ou entre 35 et 30 pm par an, ou entre 30 et 25 pm par an, ou entre 25 et 20 pm par an, ou entre 20 et 15 pm par an, ou entre 15 et 10 pm par an, ou entre 10 et 5 pm par an, ou inférieure à 5 pm par an, à une température de 20 °C.
La vitesse de corrosion est mesurée par perte de poids sur une éprouvette de dimensions 100x20x3 mm3.
Cette éprouvette est placée jusqu’à mi-hauteur dans un bêcher muni d’une soupape contenant du dihydrate de trifluorure de bore. La corrosion entre la zone immergée et la zone située en limite du liquide est souvent différente.
Le bêcher est mis en place dans les conditions de température souhaitées.
La perte de poids après un temps donné est mesurée. Cette perte de poids est ramenée à une perte d’épaisseur par unité de temps, en comptant comme surface exposée la surface immergée. Les résultats sont exprimés en mm/an.
Le matériau métallique peut comprendre moins de 50 % en masse de Co, de préférence moins de 45 % en masse de Co, de préférence moins de 40 % en masse de Co, de préférence moins de 35 % en masse de Co, de préférence moins de 30 % en masse de Co, de préférence moins de 25 % en masse de Co, de préférence moins de 20 % en masse de Co, de préférence moins de 15 % en masse de Co, de préférence moins de 10 % en masse de Co, de préférence moins de 5 % en masse de Co, de préférence encore moins de 3 % en masse de Co.
Le matériau métallique peut donc comprendre de 50 à 40 % en masse de Co, ou de 40 à 30 % en masse de Co, ou de 30 à 20 % en masse de Co, ou de 20 à 15 % en masse de Co, ou de 15 à 10 % en masse de Co, ou de 10 à 5 % en masse de Co, ou de 5 à 3 % en masse de Co, ou moins de 3 % en masse de Co.
Le matériau métallique peut également comprendre au moins 10 % en masse de Ni, de préférence au moins 12 % en masse de Ni, de préférence au moins 15 % en masse de Ni, de préférence au moins 20 % en masse de Ni, de préférence encore au moins 23 % en masse de Ni.
Ainsi, le matériau métallique peut comprendre de 10 à 20 % en masse de Ni, ou de 20 à 30 % en masse de Ni, ou de 30 à 40 % en masse de Ni, ou de 40 à 50 % en masse de Ni, ou de 50 à 60 % en masse de Ni, ou de 60 à 70 % en masse de Ni, ou de 70 à 80 % en masse de Ni, ou de 80 à 90% de Ni, ou plus de 90% de Ni.
Le matériau métallique peut également comprendre moins de 35 % en masse de Cr, de préférence moins de 32 % en masse de Cr, de préférence moins de 30 % en masse de Cr, de préférence moins de 28 % en masse de Cr, de préférence moins de 25 % en masse de Cr, de préférence encore moins de 24 % en masse de Cr.
Le matériau métallique peut donc comprendre de 35 à 30 % en masse de Cr, ou de 30 à 25 % en masse de Cr, ou de 25 à 20 % en masse de Cr, ou de 20 à 15 % en masse de Cr, ou de 15 à 10 % en masse de Cr, ou de 10 à 5 % en masse de Cr, ou moins de 5 % en masse de Cr.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre :
- de 50 à 80 % en masse de Ni, de préférence de 55 à 75 % en masse de Ni ;
- de 0,1 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 0,5 à 25 % en masse de Cr ;
- de 4 à 40 % en masse de Mo, de préférence de 8 à 30 % en masse de Mo ;
- moins de 8 % en masse de Co, de préférence moins de 5 % en masse de Co ;
- moins de 10 % en masse de Fe, de préférence moins de 6 % en masse de Fe ;
- moins de 10 % en masse de W, de préférence moins de 5 % en masse de W ;
- moins de 3 % en masse de Si, de préférence moins de 1,5 % en masse de Si ;
- moins de 5 % en masse de Mn, de préférence moins de 4 % en masse de Mn ; et
- moins de 0,5 % en masse de C, de préférence moins de 0,2 % en masse de Si.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre :
- de 40 à 60 % en masse de Fe, de préférence de 45 à 55 % en masse de Fe ;
- de 15 à 35 % en masse de Ni, de préférence de 20 à 30 % en masse de Ni ;
- de 10 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 15 à 25 % en masse de Cr ;
- de 1 à 10 % en masse de Mo, de préférence de 3 à 7 % en masse de Mo ; et
- de 0,5 à 2,5 % en masse de Cu, de préférence de 1 à 2 % en masse de Cu ; et
- moins de 0,05 % en masse de C, de préférence moins de 0,02 % en masse de C.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre en masse, moins de 1 % de Co, moins de 1 % de Cr, moins de % de Fe, moins de 1 % en Mn, moins de 0,1 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 26 à 30 % de Mo, et de 67,9 à 69 % de Ni.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre en masse, moins de 2 % de Co, de 20 à 25 % de Cr, moins de % de Fe, moins de 0,08 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 14 à 18 % de Mo, de 1 à 2 % de Cu, et de 54,3 à 59 % de Ni.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre en masse, moins de 2,5 % de Co, de 14 à 18 % de Cr, de 3 à 7 % de Fe, moins de 1 % en Mn, moins de 0,08 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 14 à 18 % de Mo, de 2 à 6 % de W, moins de 0,35 % de V, et de 55,1 à % de Ni.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre en masse, moins de 0,2 % de Co, de 5 à 10 % de Cr, moins de 5 % de Fe, moins de 0,8 % en Mn, moins de 1 % de Si, moins de 0,08 % de C, de 14 à 18 % de Mo, moins de 0,5 % de W, moins de 2 % de Cu, moins de 0,5 % de Al et de Ti et de 68.5 à 71 % de Ni.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre en masse, moins de 1 % de Co, de 6 à 10 % de Cr, moins de 2 % de Fe, moins de 0,8 % en Mn, moins de 0,8 % de Si, moins de 0,03 % de C, de 23 à 27 % de Mo, moins de 0,5 % de Al, moins de 0,06 % de B, et de 61,8 à 65 % de Ni.
Le matériau métallique peut notamment être un alliage Hastelloy tel que le B-2, le B-3, le C-4, le C-22, le C-276, le C-2000, le G-30, le N, le W, le X, et le 242.
L’alliage Hastelloy B-2 est caractérisé par une composition de moins de % de Co, moins de 1 % de Cr, moins de 2 % de Fe, moins de 1 % en Mn, moins de 0,1 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 28 % de Mo, et de 66,9 à 72 % de Ni.
L’alliage Hastelloy B-3 est caractérisé par une composition de moins de 3 % de Co, de 1,5 % de Cr, de 1,5 % de Fe, moins de 3 % en Mn, moins de 0,1 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 28,5 % de Mo, moins de 3 % de W, moins de 0,5 % de Al ; moins de 0,2 % de Ti, et de 59 à 68,5 % de Ni.
L’alliage Hastelloy C-4 est caractérisé par une composition de moins de % de Co, de 16 % de Cr, moins de 3 % de Fe, moins de 1 % en Mn, moins de 0,08 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 16 % de Mo, moins de 0,7 % de Ti, et de 61,2 à 68% de Ni.
L’alliage Hastelloy C-22 est caractérisé par une composition de moins de 2,5 % de Co, de 22 % de Cr, de 3 % de Fe, moins de 0,5 % en Mn, moins de 0,08 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 13 % de Mo, de 3 % de W, moins de 0,35 % de V, et de 55,6 à 59 % de Ni.
L’alliage Hastelloy C-276 est caractérisé par une composition de moins de 2,5 % de Co, de 16 % de Cr, de 5 % de Fe, moins de 1 % en Mn, moins de 0,08 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 16 % de Mo, de 4 % de W, moins de 0,35 % de V, et de 55,1 à 59 % de Ni.
L’alliage Hastelloy C-2000 est caractérisé par une composition de moins de 2 % de Co, de 23 % de Cr, moins de 3 % de Fe, moins de 0,08 % de Si, moins de 0,01 % de C, de 16 % de Mo, de 1,6 % de Cu, et de 54,3 à
59,4 % de Ni.
L’alliage Hastelloy G-30 est caractérisé par une composition de moins de 2 % de Co, de 30 % de Cr, de 15 % de Fe, moins de 1,5 % en Mn, moins de 1 % de Si, moins de 0,03 % de C, de 5,5 % de Mo, de 2,5 % de W, moins de 0,8 % de Nb, moins de 2 % de Cu, et de 39,7 à 47 % de Ni.
L’alliage Hastelloy N est caractérisé par une composition de moins de 0,2 % de Co, de 7 % de Cr, de 5 % de Fe, moins de 0,8 % en Mn, moins de 1 % de Si, moins de 0,08 % de C, de 16 % de Mo, moins de 0,35 % de Cu, moins de 0,5 % de Al et de Ti, et de 68,6 à 77 % de Ni.
L’alliage Hastelloy W est caractérisé par une composition de moins de 2,5 % de Co, de 5 % de Cr, de 6 % de Fe, moins de 1 % de Si, moins de 0,12 % de C, de 24 % de Mo, de 0,6 % de V, et de 59,9 à 65 % de Ni.
L’alliage Hastelloy X est caractérisé par une composition de 1,5 % de Co, de 22 % de Cr, de 18 % de Fe, moins de 1 % en Mn, moins de 1 % de Si, moins de 0,1 % de C, de 9 % de Mo, moins de 0,6 % de W, moins de 0,5 % Al, moins de 0,15 % Ti, moins de 0,5 % Nb, moins de 0,008 B, et de 45,6 à 48,9 % de Ni.
L’alliage Hastelloy 242 est caractérisé par une composition de moins 1 % de Co, de 8 % de Cr, moins de 2 % de Fe, moins de 0,8 % en Mn, moins de 0,8 % de Si, moins de 0,03 % de C, de 25 % de Mo, moins de 0,5 % Al, moins de 0,006 B, et de 61,8 à 67 % de Ni.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique peut comprendre en masse, de 19 à 23 % de Cr, de 4 à 5 % de Mo, de 39 à 53 % de Fe, de 1 à 2 % de Cu, de 23 à 28 % de Ni, moins de 0,02 % de C, moins de 2 % de Mn, moins de 1 % de Si ; moins de 0,045 % de P et moins de 0,035 % de S. Une telle composition correspond généralement à l’alliage Uranus B-
6.
Alternativement, ce matériau métallique peut comprendre du tantale.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique comprend plus que 50 % en masse de tantale, de préférence plus que 60 % en masse de tantale, de préférence plus que 70 % en masse de tantale, de préférence plus que 80 % en masse de tantale, de préférence plus que 90 % en masse de tantale, de préférence plus que 95 % en masse de tantale, et encore de préférence plus que 99 % en masse de tantale.
Dans certains modes de réalisation, le matériau métallique consiste en du tantale.
La bille 2 selon l’invention peut avoir par exemple une forme sphérique, ou une forme ovoïde, ou une forme de demi-sphère.
Le siège 4 comprend un joint en matière plastique 5. Le plastique peut être notamment un polymère fluoré choisi parmi le polyfluorure de vinylidène (PVDF) et le polychlorothfluoroéthylène. De préférence, la matière plastique est du polychlorothfluoroéthylène.
Dans certains modes de réalisation, la tige supérieure 8a et/ou la tige inférieure 8b peuvent avoir une forme sectionnelle non-circulaire.
Dans certains modes de réalisation, la tige supérieure 8a et/ou la tige inférieure 8b peuvent par exemple avoir une forme sectionnelle carrée, ou une forme sectionnelle hexagonale, ou une forme sectionnelle décagonale, ou plus généralement une forme sectionnelle polygonale, ou une forme sectionnelle ovoïde.
Le récipient sur lequel le dispositif analysé ci-dessus est équipé contient un gaz corrosif.
Dans certains modes de réalisation, ce gaz corrosif est le chlorure d’hydrogène.
Dans d’autres modes de réalisation, ce gaz corrosif est le thfluorure de bore.
Bien que le paramètre de résistance à la corrosion cité ci-dessus et illustré dans les exemples ci-dessous soit en lien avec le dihydrate de thfluorure de bore, on estime que la caractérisation au moyen de ce paramètre est également pertinente pour d’autres gaz corrosifs contenant des traces d’eau que le trifluorure de bore, et notamment pour le chlorure d’hydrogène.
Dans certains modes de réalisation, le taux d’humidité dans le gaz corrosif peut être de 700 à 2000 ppm, et de préférence de 1000 à 1500 ppm (en masse).
Le taux d’humidité peut être par exemple de 700 à 800 ppm, ou de 800 à 900 ppm, ou de 900 à 1000 ppm, ou de 1000 à 1100 ppm, ou de 1100à
1200 ppm, ou de 1200 à 1300 ppm, ou de 1300 à 1400 ppm, ou de 1400à
1500 ppm, ou de 1500 à 1600 ppm, ou de 1600 à 1700 ppm, ou de 1700à
1800 ppm, ou de 1800 à 1900 ppm, ou de 1900 à 2000 ppm (en masse).
EXEMPLES
L’exemple suivant illustre l'invention sans la limiter.
La vitesse de corrosion par le trifluorure de bore (BF3) d’un certain nombre de matériaux métalliques a été testée afin de déterminer si ces matériaux pourraient être utilisés comme billes résistantes à la corrosion, pour un clapet de sécurité selon l’invention. Dans ce cas, le BF3 n’étant pas 5 totalement anhydre, les espèces corrosives sont les hydrates de BF3, à savoir le monohydrate de trifluorure de bore (BF3H2O) et/ou le dihydrate de trifluorure de bore (BF3-2H2O).
Le test consiste à tremper des coupons métalliques dans du BF3 2H2O pendant 80 jours en renouvelant la solution tous les mois. Les résultats sont 10 affichés sur le tableau ci-dessous.
Matériau métallique Marque commerciale Vitesse de corrosion en mm/an à 20 °C
Uranus B-6 0,001
Hastelloy B-2 0,004
Hastelloy C-276 0,001
Hastelloy N 0,010
Hastelloy 242 0,001
Hastelloy C-2000 0,001
Tantale — 0,001
Tous les matériaux métalliques affichés sur le tableau présentent une vitesse de corrosion par le BF3 2H2O de moins de 50 pm par an à une température de 20 °C.
Dans les mêmes conditions, la vitesse de corrosion des alliages de stellite est de 0,100 mm/an, soit 100 fois plus que le tantale ou l’hastelloy C-276 ou C-2000.

Claims (17)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de clapet de sécurité (1) pour récipient de gaz, comprenant une ouverture pour soutirer du gaz du récipient, et une bille (2) configurée pour obturer cette ouverture ; la bille (2) étant constituée d’un matériau métallique caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 50 pm par an, à une température de 20 °C.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le matériau métallique est caractérisé par une vitesse de corrosion par le dihydrate de trifluorure de bore de moins de 40 pm par an, de préférence de moins de 30 pm par an, encore de préférence de moins de 20 pm par an, et encore de préférence de moins de 10 pm par an, à une température de 20 °C.
  3. 3. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le matériau métallique comprend moins de 50 % en masse de Co, de préférence moins de 20 % en masse de Co, de préférence encore moins de 5 % en masse de Co.
  4. 4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le matériau métallique comprend au moins 10 % en masse de Ni, de préférence au moins 15 % en masse de Ni, de préférence encore au moins 20 % en masse de Ni.
  5. 5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau métallique comprend moins de 30 % en masse de Cr, de préférence moins de 28 % en masse de Cr, de préférence encore moins de 25 % en masse de Cr.
  6. 6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau métallique comprend :
    - de 50 à 80 % en masse de Ni, de préférence de 55 à 75 % en masse de Ni ;
    - de 0,1 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 0,5 à
    25 % en masse de Cr ;
    - de 4 à 40 % en masse de Mo, de préférence de 8 à 30 % en masse de Mo ;
    - moins de 8 % en masse de Co, de préférence moins de
    5 % en masse de Co ; et
    - moins de 10 % en masse de Fe, de préférence moins de
    6 % en masse de Fe.
  7. 7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau métallique comprend :
    - de 40 à 60 % en masse de Fe, de préférence de 45 à 55 % en masse de Fe ;
    - de 15 à 35 % en masse de Ni, de préférence de 20 à 30 % en masse de Ni ;
    - de 10 à 30 % en masse de Cr, de préférence de 15 à 25 % en masse de Cr ;
    - de 1 à 10 % en masse de Mo, de préférence de 3 à 7 % en masse de Mo ; et
    - de 0,5 à 2,5 % en masse de Cu, de préférence de 1 à 2 % en masse de Cu.
  8. 8. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau métallique comprend du tantale, de préférence au moins 50 % en masse de tantale, de préférence au moins 90 % en masse de tantale, de préférence au moins 95 % en masse de tantale, encore de préférence au moins 99 % en masse de tantale, et de manière plus particulièrement préférée le matériau métallique consiste en du tantale.
  9. 9. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel la bille (2) a une forme sphérique, ou une forme ovoïde, ou une forme de demi-sphère.
  10. 10. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel la bille (2) est en contact avec un joint en matière plastique (5) lorsqu’elle obture l’ouverture, la matière plastique étant de préférence du polychlorotrifluoroéthylène.
  11. 11. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel la bille (2) est montée sur un ressort (3) qui pousse la bille (2) vers l’ouverture pour obturer cette ouverture.
  12. 12. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 11, comprenant au moins une tige supérieure (8a) fixée à la bille (2) et orientée vers l’ouverture et/ou une tige inférieure (8b) fixée à la bille (2) et orientée dans la direction opposée à l’ouverture, la tige supérieure (8a) et/ou la tige inférieure (8b) étant de préférence de section non circulaire.
  13. 13. Robinet pour récipient de gaz, comprenant un corps traversé par un organe d’actionnement mobile (6) et le dispositif de clapet de sécurité (1) de l’une des revendications 1 à 12, dans lequel l’organe d’actionnement mobile (6) est configuré pour déplacer la bille (2) du dispositif de clapet de sécurité (1 ) de sorte à libérer l’ouverture de celui-ci.
  14. 14. Robinet selon la revendication 13, dans lequel la bille (2) est susceptible de se déplacer selon un mouvement de translation dans une unique direction, pour obturer l’ouverture ou la libérer, la bille (2) étant de plus bloquée en rotation.
  15. 15. Robinet selon l’une des revendications 13 ou 14, dans lequel le dispositif de clapet de sécurité (1) est selon la revendication 12, la tige supérieure (8a) coopérant avec l’organe d’actionnement mobile (6) pour assurer un blocage en rotation ; et/ou la tige inférieure (8b) coopérant avec un guide (10) disposé dans une grille (9) pour assurer un blocage de rotation.
  16. 16. Récipient comprenant le dispositif selon l’une des revendications 1 à 12 ou le robinet selon les revendications 13 à 15.
  17. 17. Récipient selon la revendication 16, caractérisé en ce qu’il contient un gaz choisi parmi le chlorure d’hydrogène et le trifluorure de bore.
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