L’hydrogène est considéré comme une technologie clé pour la transition énergétique et joue un rôle central dans le remplacement des énergies fossiles pour la lutte contre le changement climatique. Dans l’idéal, ce gaz peut être produit avec l’électricité excédentaire issue de sources renouvelables – à un prix avantageux et sans impact sur le climat. Toutefois, si son utilisation est prometteuse, sa manipulation n’en reste pas moins un défi : Les matériaux utilisés pour les composants en contact avec l’hydrogène sont soumis à des contraintes très élevées – en particulier pour les vannes de régulation et d’arrêt, dont le fonctionnement fiable doit être garanti même dans des conditions de fonctionnement exigeantes.
Les vannes à glissière et les vannes à siège de Schubert & Salzer sont parfaitement adaptées à une utilisation avec de l’hydrogène. Elles sont techniquement au point, affichent une étanchéité fiable et ont fait leurs preuves pendant de nombreuses années dans des applications avec de l’hydrogène.
Vannes d’hydrogène fabriquées dans des matériaux éprouvés
L’hydrogène est le plus petit et le plus léger de tous les atomes. En raison de sa petite taille, il peut facilement se diffuser au travers de nombreux matériaux et provoquer ainsi des modifications structurelles. Cela peut entraîner des dommages considérables ; c’est la raison pour laquelle les matériaux en contact avec de l’hydrogène doivent répondre à des exigences spécifiques.
Les aciers ferritiques et martensitiques, ainsi que certains aciers fortement alliés, sont sensibles à la formation de fissures causées par l’hydrogène. Ces fissures sont également connues sous le nom de fragilisation par l’hydrogène. Ainsi, des atomes d’hydrogène vont se diffuser dans le matériau et se déposer sur les surfaces présentant des défauts ou au niveau des dissociations. L’acier perd ainsi de sa résistance, devient cassant et peut céder sous le poids d’une charge.
De même, les matériaux d’étanchéité classiques en EPDM ou FKM ne peuvent pas être utilisés lorsqu’ils sont en contact avec de l’hydrogène. En effet, l’hydrogène se diffuse facilement dans les chaînes moléculaires des élastomères. Une chute de pression soudaine peut alors entraîner une brusque expansion du volume d’hydrogène stocké. Le joint est alors détruit, car le gaz ne peut pas s’échapper assez rapidement. Dans de tels cas, l’utilisation d’élastomères spéciaux ou de joints métalliques, en cuivre par exemple, est obligatoire.
Pour les applications utilisant de l’hydrogène, les vannes à glissière de Schubert & Salzer sont donc fabriquées à partir d’aciers austénitiques 1.4408 ou 1.4404 (ou, si nécessaire, à partir d’alliage C276) qui présentent une excellente résistance à la fragilisation par l’hydrogène. Pour ce domaine d’application, les vannes à siège sont fabriquées en acier inoxydable 1.4408. En cas de pressions élevées, les joints élastomères sont remplacés par des joints métalliques en cuivre.
Vannes d’hydrogène avec une excellente étanchéité
L’hydrogène est extrêmement inflammable et présente une plage d’explosivité exceptionnellement large, comprise entre 4 et 75 % en volume dans l’air – bien plus que le propane ou le méthane. Compte tenu de ces caractéristiques, la fiabilité de l’étanchéité interne et externe des vannes d’hydrogène est un critère de sécurité essentiel. Dans les zones fermées ou mal ventilées en particulier, la moindre fuite peut entraîner la formation de mélanges inflammables – avec pour conséquence, un danger potentiel élevé.
Les vannes à glissière de Schubert & Salzer sont techniquement et durablement étanches grâce à l’étanchéité de leur tige et de leur corps, conformément à la norme TRGS 500. Elles satisfont aux exigences de la certification TA-Luft 2021 (directive technique allemande relative au maintien de la pureté de l’air) conforme à la norme EN ISO 15848-1 et disposent du certificat de la DVGW conforme à la norme DIN 16678. Les modèles spéciaux conçus pour l’hydrogène atteignent un niveau de fuite sur le boîtier inférieur à 5 x 10-6 mbar*l/s (mesure de l’hélium avec un test de reniflage à l’hélium selon la norme ISO 15848-2, à 6 bar) et conviennent donc même à une utilisation dans les plus petits espaces fermés.
Les vannes à siège sélectionnées conviennent aux applications avec de l’hydrogène selon la catégorie I de la DESP. Équipées, par exemple, de soufflets métalliques, de raccords à souder ou à brides, les vannes à siège inclinées et les vannes à brides présentent une excellente étanchéité interne et externe. Il est notamment recommandé d’utiliser les types 7015 et 7025 avec attestation du taux de fuite selon la directive technique allemande relative au maintien de la pureté de l'air, conformément à la norme EN ISO 15848-1.
Que ce soit pour les vannes à glissière ou pour les vannes à siège, il est possible de réaliser un test de fuite à l’hélium pour vérifier l’étanchéité extérieure (mesure de l’hélium avec un test de reniflage à l’hélium selon la norme ISO 15848-2, à 6 bar).
Exemples d'applications pour les vannes d'arrêt et de régulation dans le domaine de l'hydrogène :
- Électrolyse
- Vaporeformage
- Bancs d'essai pour piles à combustible
- Bancs d'essai pour moteurs d'avion
- Application du brûleur dans l’industrie de l’acier, du verre et des matériaux de construction
- Fours à atmosphère pour la cémentation, le recuit blanc, le revenu et la trempe des métaux
- Mélangeurs de gaz pour applications de soudage
- Production de trichlorosilane
- Nettoyage du filtre polysilicium
- Électrolyse alcaline au chlore pour la production de chlore dans l’industrie chimique