Guide pour l'optimisation de l'efficacité des raffineries grâce à la sélection des brides et des buses

Dans le réseau complexe d'une raffinerie, les systèmes de tuyauterie fonctionnent un peu comme le système circulatoire du corps humain, les buses servant de jonctions vitales reliant les composants clés. Choisir la bonne buse assure le bon fonctionnement et une efficacité accrue, tandis qu'un choix inapproprié peut perturber la production, voire créer des risques pour la sécurité.

Dans l'industrie pétrolière et gazière, les buses servent de points de connexion cruciaux sur les échangeurs de chaleur et les appareils sous pression, facilitant l'écoulement des matériaux de procédé tout en assurant la ventilation, le drainage, l'inspection et les fonctions d'instrumentation. Leur performance a un impact direct sur la stabilité et l'efficacité de l'ensemble des systèmes de raffinage.

En tant que composants essentiels reliant les échangeurs de chaleur et les appareils sous pression, les buses fonctionnent de manière similaire aux nœuds critiques des réseaux vasculaires, responsables du transport et de la distribution de diverses substances. Leur performance influence de manière significative l'efficacité opérationnelle et la sécurité. Des buses bien conçues assurent un écoulement fluide des fluides, minimisent les pertes de pression, améliorent l'efficacité du transfert de chaleur et réduisent les risques de fuite. À l'inverse, des buses mal conçues peuvent entraîner des blocages, des turbulences, des problèmes de vibrations, voire des incidents de sécurité.

Les spécifications des buses sont définies par de multiples paramètres, notamment la taille, la pression nominale de la bride, le type de bride, l'épaisseur de paroi, la longueur de projection et la composition du matériau. Bien qu'elles soient composées de composants standardisés, chaque buse reste unique, nécessitant une personnalisation pour des applications spécifiques.

Une buse typique pourrait être décrite comme : 8 pouces-300# RFWN, SCH XH, avec une longueur de projection de 12 pouces. Matériaux : bride SA-350 LF2 Cl1, col SA-333-6 et tampon de renfort SA-516-70N.

Les dimensions et l'épaisseur de paroi (schedule) des buses suivent les spécifications de l'American National Standards Institute (ANSI), l'acier au carbone étant régi par la norme B36.10 et l'acier inoxydable/alliages par la norme B36.19. Ces normes définissent les diamètres extérieurs et les épaisseurs de paroi correspondant aux tailles nominales de tuyaux (NPS).

Pour les considérations d'ingénierie et de fabrication, les buses présentent généralement des épaisseurs de paroi de ½ pouce ou plus, nécessitant généralement des schedules XH ou plus lourds. Par exemple, un tuyau de 8 pouces-XH aurait une épaisseur de paroi de 0,5 pouce.

Les pressions nominales des brides sont issues des normes ASME, la norme B16.5 couvrant les tailles ≤24 pouces et la norme B16.47 les diamètres plus importants. Ces pressions nominales déterminent les tolérances maximales de pression et de température.

Les matériaux courants comprennent A105 (SA-105) et A350 (SA-350), avec 150#, 300# et 600# représentant les pressions nominales fréquemment utilisées. Des pressions nominales plus élevées résistent à des pressions et/ou des températures plus importantes, bien que la pression nominale de 400# soit peu utilisée dans l'industrie.

Deux principaux types de brides de buses dominent les applications de raffinerie :

Cette configuration soude une bride forgée à une courte section de tuyau, nécessitant une correspondance NPS et de schedule entre la bride et le tuyau de raccordement. Des tampons de renfort (plaques circulaires) soudés au récipient assurent un support structurel. La composition du matériau comprend généralement :

• Bride : Forgé SA-350-LF2 Cl1
• Col : Tuyau SA-333-6
• Tampon de renfort : Plaque SA-516-70N

Ces unités forgées en une seule pièce offrent des conceptions « auto-renforcées » qui éliminent les tampons de renfort, réduisant ainsi les exigences de coupe, d'ajustement, de soudure et d'inspection. Bien que les brides restent standardisées, les dimensions du col peuvent être personnalisées.

Bien que les variantes RFLWN (y compris les configurations HB et « égales ») entraînent des coûts initiaux plus élevés que les RFWN, elles s'avèrent souvent plus économiques si l'on tient compte de la main-d'œuvre et des dépenses associées.

La sélection des matériaux des buses a un impact critique sur la durée de vie et la sécurité, nécessitant l'évaluation de multiples facteurs :

• Corrosivité du milieu de procédé : Les matériaux doivent résister aux caractéristiques spécifiques du milieu (par exemple, les aciers résistants au soufre pour les flux contenant du H₂S)
• Conditions de fonctionnement : La température et la pression affectent les exigences de résistance des matériaux
• Aptitude au soudage : Compatibilité avec les procédés de soudage des récipients/tuyaux
• Rentabilité : Équilibre optimal entre performance et dépenses

Une spécification efficace des buses nécessite une analyse à multiples facettes :

• Définir les exigences du procédé : Caractéristiques du milieu, plages de température/pression, débits et critères de performance
• Dimensionner de manière appropriée : Équilibrer les exigences de débit par rapport aux considérations de chute de pression
• Faire correspondre les pressions nominales des brides : S'aligner sur les profils de pression/température opérationnels
• Sélectionner le type de bride optimal : RFWN pour les applications renforcées, RFLWN lorsque auto-portant
• Spécifier les matériaux : En fonction de la résistance à la corrosion, de la résistance et des besoins en matière d'aptitude au soudage

Bien que de petite taille, les buses exercent une influence disproportionnée sur les opérations de raffinerie. En comprenant parfaitement leurs paramètres techniques et en adaptant soigneusement les spécifications aux exigences de l'application, les opérateurs peuvent améliorer considérablement l'efficacité et la sécurité dans leurs installations.