Qu’est-ce qu’une soupape de sécurité ?

Une soupape de sécurité est conçue pour s'ouvrir et évacuer l'excès de pression. Elle se referme ensuite afin d’empêcher la libération des fluides une fois que les conditions normales sont rétablies. La pression relâchée permet au fluide sous pression de s'écouler hors du système par un passage auxiliaire. 

La soupape de sécurité s'ouvre à une pression prédéterminée pour protéger les réservoirs (ou la plus faible composante) d’atteindre des pressions qui dépassent leurs limites de conception. Lorsque la pression dépasse la limite, la soupape est forcée de s'ouvrir et une partie de l'air/gaz/fluide est dévié par la voie auxiliaire. Les soupapes de sécurité sont principalement utilisées dans l'industrie pour protéger les applications de la surpression. Une surpression peut conduire à des situations très dangereuses telles qu’une explosion ou même un incendie.

De nombreux équipements industriels tels que les compresseurs d'air, les sécheurs d'air, les chambres hyperbares, les systèmes d'extinction d'incendie, et tout autre équipement industriel intégrant une chaudière ou encore un réservoir sous pression doivent respecter les normes de ‘’l'American Society of Mechanical Engineers’’ (normes ASME). Ces normes réglementent la conception et la construction de chaudières et de réservoirs sous pression afin d’assurer des conditions de fonctionnement sécuritaire. Au Canada, les soupapes de sécurité doivent être approuvées et estampillées CRN (Canadian Registration Number). Une plaque signalétique affichera le débit, la pression ainsi que le code respecté. Un sceau de plomb attaché à une broche scellera le tout comme approbation. Une broche brisée ou un sceau manquant annulera la validité et la soupape devra être remplacée ou recalibrée par une entreprise spécialisée. 

Les soupapes ou vannes codées ASME versus vannes non codées.

Le terme « vanne à code » signifie que la soupape est conforme aux normes ASME sur les chaudières et appareils sous pression. Les sections I ou  VIII de ces normes établissent des règles et les directives de sécurité applicables à la conception, à la fabrication et à l'inspection des chaudières, appareils sous pression ainsi que des composantes de centrales nucléaires pendant la construction. 

Les soupapes de sécurité réglées à une pression inférieure à 15 psig, et celles qui ne sont ni conçues ni testées et ni accréditées par les normes ASME sont considérées comme des « vannes sans code ». Ces soupapes de sécurité sont généralement utilisées dans des applications à basse pression ou non dangereuses.

Les soupapes à siège dur vs soupapes de sécurité à siège souple

1. La  soupape de sécurité à siège dur

Ce type de vanne est une soupape à siège métal sur métal, qui utilise généralement un disque ou une bille métallique comme surface d'étanchéité interne contre l'orifice ou le passage interne de la soupape. Une soupape de sécurité à siège dur est parfaitement adéquate dans les applications corrosives ou à très haute température.

Il est normal que les soupapes de sécurité à ressort présentent des fuites ou un frémissement/ avertissement, lorsque la pression de fonctionnement s'approche de la pression de consigne de la plaque signalétique, généralement dans la plage de 80 à 90 % de cette dernière.

Le code ASME sur les chaudières et les appareils à pression n'impose pas d'exigence spécifique en matière d'étanchéité du siège. Un certain niveau de fuite est autorisé dans la littérature publiée par les fabricants. La définition et les normes d'étanchéité du siège sont définis comme suit : pour une soupape à siège dur - aucune fuite audible à 20 % en dessous de la valeur indiquée sur la plaque signalétique. 

2. La  soupape de sécurité à siège souple

Une soupape de sécurité à siège souple utilise généralement un matériel élastomère pour assurer l'étanchéité à l'intérieur de la soupape. Cela peut être du : 

_ silicone, ou

_ FKM (Viton ™), ou

_ l'EPDM (Teflon ™), ou

_ nitrile (Buna-N) ou 

_ PTFE 

Cela dépend  de la compatibilité du fluide traversant la soupape.

La définition et les normes d'étanchéité du siège sont définis comme suit : pour les vannes à siège souple - aucune fuite audible à 10 % en dessous de la pression de consigne indiquée sur la plaque signalétique. 

À des pressions de réglage très basses (20 psi et moins), le rapport de force du ressort vers le bas par rapport à la force de pression vers le haut est très faible. Dans ce cas, il peut être impossible d'obtenir l'étanchéité du siège. 

Il est conseillé d’utiliser des valves à siège souple pour une étanchéité supérieure du siège dans les applications qui entrent sous les limites de température du matériau du siège souple. 

Bien que les valves à siège souple offrent généralement un degré d'étanchéité plus élevé que les sièges métalliques, la norme d'usine ne garantit pas des sièges étanches aux bulles, quel que soit le matériau du siège.

Pour terminer, les soupapes de sécurité doivent faire partie d’un entretien régulier et stricte de vérification. Elles doivent aussi être recalibrées régulièrement.

Source : Guide d’utilisation de Kingston Valve