Le processus de fabrication des vannes forgées

Quel est le processus de fabrication des vannes forgées ?

Une vanne forgée est fabriquée en chauffant le métal et en le façonnant sous haute pression, ce qui crée une pièce dense et durable dotée d'une excellente résistance mécanique. Ce procédé de fabrication est largement utilisé dans les industries exigeant des performances élevées, telles que le pétrole et le gaz, la production d'électricité et l'industrie chimique.

Dans cet article, nous expliquerons comment sont fabriquées les vannes forgées, ce qui les rend fiables et pourquoi elles constituent la solution idéale pour les environnements exigeants. Du forgeage du corps de vanne au produit final, ce guide vous aidera à comprendre l'ensemble du processus, même si vous êtes novice en matière de vannes.

Comprendre la structure des soupapes forgées

Au cœur de chaque vanne forgée se trouve le corps de vanne forgé, qui abrite les composants internes et gère la pression des systèmes d'écoulement. Il est fabriqué à partir de matériaux tels que l'acier au carbone, l'acier inoxydable ou l'acier allié.

Outre le corps de vanne, les pièces forgées comprennent la tige, le chapeau, la bille ou l'opercule et les éléments d'étanchéité. Toutes ces pièces sont forgées et usinées avec précision pour garantir durabilité et performances constantes.

Contrairement aux vannes moulées, qui sont formées en versant du métal en fusion dans des moules, les vannes forgées sont fabriquées en comprimant du métal solide, ce qui donne des composants plus solides et plus fiables.

Qu'est-ce que le forgeage du corps de soupape ?

Le forgeage du corps de vanne consiste à façonner le métal sous pression après l'avoir chauffé jusqu'à ce qu'il soit malléable. Cela améliore la structure interne du grain et élimine la porosité, rendant la pièce plus solide et plus résistante aux contraintes et à l'usure.

Types de forgeage de soupapes

Différents types de forgeage de soupapes des techniques sont utilisées en fonction de la conception des pièces :

• Forgeage libre: Elle est utilisée pour les pièces de soupape de grandes dimensions ou de faible complexité. Le métal est comprimé entre des matrices plates ou légèrement profilées. Cette méthode offre une grande flexibilité, mais nécessite un usinage supplémentaire en raison de sa forme plus grossière.
• Forgeage en matrice fermée:Il s'agit de presser le métal chauffé dans des matrices de forme personnalisée, identiques à la pièce finale. Cela permet d'obtenir des formes précises, quasi nettes, avec un minimum de déchets, ce qui est idéal pour la production en série de pièces de vannes forgées à géométrie complexe.
• Forgeage d'anneaux laminés sans soudureElle fabrique des composants circulaires robustes, tels que des sièges de soupapes et des brides. Une billette en forme de beignet est tournée et comprimée pour former un anneau, offrant une grande intégrité structurelle et une excellente résistance à la pression et à la fatigue.

Chaque méthode produit des pièces forgées de haute intégrité pour les composants de vannes, en fonction de la taille, de la forme et de l'application requises.

Processus étape par étape : comment sont fabriqués les composants forgés ?

Examinons le processus de fabrication des vannes forgées, de l’acier brut à la vanne finie.

1. Sélection des matériaux

Le processus de fabrication des vannes forgées commence par la sélection de matières premières de haute qualité. L'acier au carbone, l'acier inoxydable et les aciers faiblement alliés sont couramment utilisés en raison de leurs excellentes performances à haute pression et à haute température. Pour les pièces en acier forgé destinées au pétrole et au gaz, les matériaux doivent résister à la fissuration induite par l'hydrogène, à la corrosion sous contrainte et à l'érosion.

Le matériau doit également répondre norme internationaledes normes telles que API 602, ASME B16.34 et ISO 9001 pour garantir la fiabilité, la sécurité et la conformité réglementaire dans des environnements difficiles.

2. Chauffage du métal

La billette sélectionnée est chauffée uniformément dans un four à gaz ou à induction à des températures comprises entre 1 050 °C et 1 250 °C (1 922 °F et 2 282 °F), selon la nuance d'acier. Cela rend le métal malléable et permet une déformation sans atteindre son point de fusion. Le contrôle de la température est crucial pour éviter la croissance des grains ou la surchauffe.

3. Forgeage du corps de la vanne

Une fois chauffé, le métal est transféré vers une presse hydraulique ou mécanique, qui est ensuite façonnée en un corps de vanne forgé par matriçage. Ce procédé améliore la précision dimensionnelle et maintient un écoulement constant du grain, ce qui améliore la résistance mécanique et à la fatigue. Il arrive qu'une préforme brute soit créée par matriçage ouvert, puis affinée par matriçage fermé.

Cette étape de forgeage établit les propriétés mécaniques clés de la vanne, la rendant adaptée aux applications avec pression, température ou vibrations extrêmes.

4. Usinage et façonnage

Après forgeage, l'ébauche est refroidie et soumise à un usinage grossier et de précision. Des tours, fraiseuses et perceuses à commande numérique (CNC) réalisent les filetages, les orifices et les surfaces d'appui avec des tolérances précises. L'usinage précis des pièces de vanne forgées garantit une étanchéité fiable, un écoulement fluide et un montage optimal de l'actionneur.

5. Traitement thermique

Les vannes forgées subissent généralement un cycle de traitement thermique contrôlé, comprenant normalisation, trempe et revenu. Ces procédés permettent d'ajuster la dureté, la résistance à la traction et la ductilité pour répondre aux besoins spécifiques de l'application. Par exemple, les applications avec gaz acides peuvent nécessiter un traitement thermique post-soudage pour éviter les fissures.

6. Inspection et contrôle de la qualité

Les composants critiques sont inspectés à l'aide de techniques avancées de contrôle non destructif (CND), telles que les ultrasons, la magnétoscopie et la radiographie. Des essais hydrostatiques sont effectués pour vérifier la capacité de maintien en pression. Les contrôles dimensionnels utilisent des MMT (machines à mesurer tridimensionnelles) pour des contrôles de haute précision.

Cette phase de contrôle qualité garantit que chaque pièce de vanne forgée répond ou dépasse les normes de performance et de sécurité avant de passer à l'assemblage.

7. Assemblage final et revêtement

Chaque pièce est nettoyée, assemblée et testée pour son fonctionnement, notamment par des tests de couple pour la tige et des tests d'étanchéité du siège. Des revêtements de surface comme l'époxy, le phosphate de zinc ou le PTFE peuvent être appliqués pour améliorer la résistance à la corrosion, notamment pour les pièces en acier forgé utilisées dans les opérations pétrolières et gazières en milieu marin ou offshore.

La vanne forgée terminée est ensuite emballée, étiquetée avec des numéros de série traçables et préparée pour être livrée aux clients industriels mondiaux.

Pourquoi choisir des vannes forgées ?

Les vannes forgées offrent plusieurs avantages clés par rapport aux autres types :

• Résistance mécanique supérieure:Le processus de forgeage aligne le flux de grain du métal pour suivre la forme de la valve, améliorant considérablement la résistance à la traction et la résistance aux chocs.
• Résistance à la corrosion et à l'érosion:Les vannes en acier forgé sont souvent fabriquées en acier inoxydable ou en acier allié, offrant une résistance élevée aux produits chimiques agressifs, à l'eau salée et aux températures extrêmes, idéales pour les pièces en acier forgé pour les oléoducs et gazoducs.
• Précision dimensionnelleLe forgeage en matrice fermée des soupapes garantit des tolérances serrées, réduisant les fuites et améliorant l'étanchéité. Il en résulte des performances sans fuite, notamment dans les systèmes haute pression.
• Fiabilité à long termeGrâce à la minimisation des défauts internes et à la faible porosité, les pièces de vannes forgées présentent une excellente résistance à la fatigue, réduisant ainsi les risques de défaillance à long terme. Cela contribue à réduire les remplacements et les arrêts pour maintenance.

En raison de ces avantages, les produits de vannes forgées sont largement utilisés dans les industries à haut risque où la défaillance n’est pas une option.

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FAQ

• Qu'est-ce qu'une valve forgée ?

  Une vanne forgée est fabriquée en façonnant du métal chauffé sous pression. Elle offre une résistance élevée et une excellente étanchéité.

• Qu'est-ce qu'un corps forgé ?

  Un corps forgé est la partie de retenue de pression d'une vanne fabriquée à l'aide de méthodes de forgeage pour une résistance maximale.

• Comment sont fabriqués les composants forgés ?

  Ils sont formés en chauffant le métal, en le pressant pour lui donner forme et en affinant le grain pour une meilleure durabilité.

• Quel est le processus de fabrication des vannes ?

  Le processus comprend la sélection des matériaux, le chauffage, le forgeage, l’usinage, le traitement thermique, l’inspection et l’assemblage.