Les flexibles cryogéniques sont couramment utilisés dans les industries modernes. Ces flexibles permettent de transporter des liquides cryogéniques (très froids) dans différents systèmes. Cependant, il existe différents types de flexibles cryogéniques sur le marché. Chacun choisit le type de flexible cryogénique qui lui convient. Cela soulève une question : pourquoi choisir un flexible de transfert cryogénique plutôt qu’un autre ?
Tous les tuyaux cryogéniques transportent des liquides très froids. Ces liquides peuvent atteindre des températures inférieures à −250 °C. Bien qu’ils aient tous la même fonction, les différents tuyaux cryogéniques se comportent différemment. Leur efficacité varie également par rapport à tuyaux pour l'exploitation minière et autres. Dans cet article, je vais vous présenter les principes de base des flexibles cryogéniques et vous expliquer comment les choisir. Alors, c'est parti.
Qu'est-ce qu'un tuyau de transfert cryogénique ?
Avant d'aller plus loin, je vais d'abord vous aider à comprendre les principes de base des flexibles cryogéniques.
Les flexibles cryogéniques sont sûrs et conçus pour fonctionner à des températures très basses, proches du point de congélation. Ces flexibles sont très résistants et supportent sans difficulté des pressions extrêmes. Ils sont couramment utilisés pour le transfert de liquides et de gaz à basse température, notamment l'azote liquide, l'oxygène liquide, l'argon liquide et GNL.
En bref, ces tuyaux sont parfaits pour le transfert de gaz et de liquides à très basse température. Dans leur fabrication, ces tuyaux sont généralement en acier inoxydable. Leur tube interne est en acier inoxydable. Ils comportent également des ondulations, elles aussi en acier inoxydable. Ces ondulations confèrent à ces tuyaux une grande souplesse.
N'oubliez pas que ces flexibles peuvent être soumis à des mouvements, des flexions et des vibrations pendant leur utilisation. Par exemple, si ces tuyaux sont utilisés pour transférer un liquide cryogénique d'un réservoir vers un système de stockage ; les flexibles peuvent être soumis à des vibrations. Si les flexibles ne sont pas souples, ils risquent de se rompre ou d'être endommagés. C'est pourquoi ces flexibles sont ondulés, ce qui leur confère une plus grande souplesse.
Il est intéressant de noter qu'il existe différents types de flexibles cryogéniques, à savoir :
- Tuyaux cryogéniques non isolés
- Tuyaux cryogéniques à enveloppe sous vide
Les tuyaux cryogéniques non isolés ne sont pas dotés d'une gaine isolante sous vide sur la partie interne du tuyau. Ces tuyaux peuvent subir un gain de chaleur lors du transport de gaz et de liquides. La température du liquide peut donc augmenter légèrement. Ces tuyaux sont économiques et conviennent parfaitement au transfert de liquides cryogéniques sur de courtes distances.
À l'inverse, les flexibles cryogéniques à gaine sous vide sont constitués d'une gaine sous vide recouvrant un tube intérieur. Cette gaine garantit un apport thermique minimal. De ce fait, la température du liquide présent à l'intérieur du flexible ne varie pas de manière significative. Ces flexibles sont également dotés d'un tressage en acier inoxydable, ce qui constitue un autre avantage majeur.
Pourquoi est-il important de choisir le bon tuyau cryogénique ?
Le choix de tuyaux cryogéniques adaptés est essentiel pour la sécurité du système. Chaque type de tuyau cryogénique est conçu pour des températures et des pressions spécifiques. Imaginons que vous souhaitiez transférer un liquide à −250 °C. Dans ce cas, vous devez choisir des tuyaux cryogéniques adaptés à cette température.
Si votre tuyau n'est pas conçu pour une température aussi basse, ne le choisissez pas. Optez plutôt pour un tuyau conçu pour résister à −270 °C. Vous pourrez ainsi transporter le gaz (à très basse température) de manière efficace. Les tuyaux cryogéniques peuvent également être conçus pour différentes plages de pression, et pas seulement pour différentes températures.
Choisir des flexibles dont la pression nominale est incorrecte ou inadaptée est toujours une erreur. L’isolation est un facteur souvent négligé. Les flexibles cryogéniques non isolés peuvent entraîner des baisses de température du liquide. Il ne faut pas opter pour ce type de flexibles non isolés si l’on souhaite éviter toute variation de température du liquide transféré.
À l'inverse, certains tuyaux cryogéniques sont dotés d'une gaine sous vide servant d'isolation. Cette gaine recouvre la surface du tube intérieur. Elle empêche ainsi toute augmentation de la température. De cette manière, le liquide acheminé par ces tuyaux ne subit aucune variation de température. Il reste à une température proche du point de congélation, ce qui est essentiel pour ses performances. Si vous choisissez des tuyaux cryogéniques inadaptés, vous risquez de rencontrer des problèmes.
Pourquoi choisir un tuyau de transfert cryogénique plutôt qu'un autre ?
Les différents tuyaux cryogéniques présentent des exigences et des caractéristiques techniques variées. Il convient donc de choisir les tuyaux en fonction de leurs spécifications et de leurs performances.
Par exemple, certains sont conçus pour supporter des pressions très élevées, tandis que d'autres conviennent à des pressions faibles. De même, certains tuyaux offrent une excellente isolation, ce qui empêche toute augmentation de température. À l'inverse, d'autres présentent une isolation insuffisante. Le choix d'un tuyau cryogénique plutôt qu'un autre dépend des besoins de chacun.
Il arrive parfois que des liquides cryogéniques doivent être transportés sur de courtes distances. Dans ce cas, les tuyaux peu isolés conviennent parfaitement. Ces tuyaux sont abordables et garantissent un transport sans encombre des liquides cryogéniques. Dans certains cas, vous pourriez avoir besoin de transporter le liquide cryogénique sur une plus longue distance. Dans ce cas, vous aurez besoin d’un tuyau cryogénique doté d’une excellente isolation.
Par exemple, on privilégie les tuyaux cryogéniques à double paroi sous vide aux tuyaux non isolés pour le transport sur de longues distances. De nombreux autres facteurs déterminent quel type de tuyau cryogénique est le plus adapté. Des conditions et des applications différentes nécessitent des tuyaux cryogéniques différents. Le choix dépend des capacités, des exigences de l'application et d'autres critères.
Vous trouverez ci-dessous quelques facteurs clés qui influencent le choix des flexibles cryogéniques.
1- Type de fluide cryogénique
Le type de tuyau cryogénique à utiliser dépend du fluide que vous manipulez. Les exigences en matière de tuyaux varient selon les fluides et les gaz. Par exemple, l’azote liquide atteint une température d’environ −196 °C. Dans ce cas, vous pouvez utiliser un tuyau qui n'est pas conçu pour les températures extrêmement basses. L'hélium liquide présente une température encore plus basse. Lorsque vous travaillez avec de l'hélium, vous aurez besoin de tuyaux cryogéniques conçus pour les températures extrêmement basses. Analysez toujours le type de fluide cryogénique avant de choisir vos tuyaux cryogéniques.
2- Pression et température de service
Les différents tuyaux cryogéniques ont des caractéristiques de pression et de température spécifiques. Si vous n’en tenez pas compte, vous risquez de choisir un tuyau inadapté. Dans ce cas, vos tuyaux cryogéniques pourraient ne pas résister aux températures et aux pressions du liquide. Ils pourraient alors présenter des dysfonctionnements, se fissurer ou devenir trop rigides. C'est pourquoi vous devez analyser la pression et la température auxquelles se trouve votre fluide cryogénique. Vous pourrez ainsi choisir le tuyau adapté qui fonctionnera de manière optimale. Des caractéristiques de pression ou de température inadaptées peuvent entraîner une catastrophe au lieu d'assurer un transport fluide du gaz.
3- Diamètre et épaisseur du tuyau
Il est essentiel de tenir compte du diamètre et de l'épaisseur des flexibles avant de choisir des flexibles cryogéniques. Si vous souhaitez que le fluide cryogénique s'écoule lentement, vous devez choisir un flexible de plus grand diamètre. Si vous souhaitez faire circuler davantage de fluide à haute pression, optez pour des flexibles de plus petit diamètre. Outre le diamètre, l'épaisseur des flexibles cryogéniques a également son importance. Les tuyaux plus épais sont généralement plus rigides et moins souples. Manipulez ces tuyaux avec précaution, car ils peuvent s'abîmer rapidement. À l'inverse, les tuyaux cryogéniques plus fins sont plus souples.
4- Conception des ondulations et tressage (renfort)
Tenez compte de l’ondulation et du tressage lors du choix des tuyaux cryogéniques. L’ondulation garantit la souplesse du tuyau. Ainsi, lorsque le tuyau est secoué ou soumis à des vibrations, l’ondulation le protège contre la rupture. Même en cas de légères courbures et de vibrations, vous ne rencontrerez pas de problèmes de fuite avec les tuyaux cryogéniques. D'autre part, le tressage constitue une couche de renfort sur la gaine interne des tuyaux. Grâce à ce tressage, les tuyaux cryogéniques peuvent supporter des pressions plus élevées. Même dans des conditions extrêmes, le tuyau fonctionnera de manière optimale. Privilégiez toujours les tuyaux cryogéniques dotés d'ondulations et d'un tressage.
5- Isolation sous vide et déperdition thermique
Comme mentionné ci-dessus, il existe différents types de flexibles cryogéniques. Parmi ceux-ci, les flexibles cryogéniques isolés et non isolés sont très répandus. Les flexibles cryogéniques non isolés sont sensibles aux apports de chaleur, ce qui affecte la température du fluide. Ces flexibles ne conviennent qu’au transport de fluides cryogéniques sur de courtes distances. En revanche, les tuyaux cryogéniques dotés d'une isolation sous vide ne subissent pas d'apport de chaleur. Cela permet de maintenir l'isolation des tuyaux et d'éviter toute variation de température des fluides. Si vous souhaitez transporter un fluide sur une plus longue distance, les tuyaux isolés constituent une meilleure option.
6- Longueur et matériau du tuyau
La longueur et les matériaux du tuyau sont deux facteurs importants. Il est toujours préférable d’opter pour un tuyau de longueur moyenne. Le choix d’un tuyau cryogénique trop long peut entraîner une perte de pression. Les tuyaux plus longs peuvent également augmenter le transfert de chaleur, ce qui affecte la température des fluides cryogéniques. N'oubliez pas qu'un tuyau cryogénique trop petit risque de manquer de souplesse et de s'abîmer s'il est plié. Veillez également à choisir un matériau compatible avec les fluides ou gaz cryogéniques. Le matériau le plus couramment utilisé pour ces tuyaux est l'acier inoxydable. Pourquoi ? Parce qu'il est résistant et capable de supporter des températures extrêmement basses, voire glaciales.
7- Fonctionnement statique ou dynamique
Différents types de flexibles cryogéniques sont utilisés selon les conditions d’exploitation. En fonctionnement statique, les flexibles cryogéniques restent immobiles et ne bougent pas. Même avec des raccordements fixes, ces flexibles peuvent toutefois subir de légers mouvements. Dans ce cas, vous pouvez opter pour des modèles légèrement moins souples. À l’inverse, les tuyaux cryogéniques conçus pour un fonctionnement dynamique doivent être très souples. Pourquoi ? Parce que ces tuyaux sont soumis à des mouvements, des vibrations et des secousses constants. S’ils ne sont pas suffisamment souples, ils risquent de se fissurer, de se rompre et d’être endommagés. Tenez toujours compte des conditions d’utilisation avant de choisir un tuyau cryogénique.
Conclusion
En conclusion, il existe différents types de flexibles industriels. Certains sont conçus pour résister à des températures très basses. Ces flexibles sont appelés « flexibles cryogéniques » et servent au transport de fluides cryogéniques. Les fluides ou gaz cryogéniques sont ceux qui se trouvent à des températures extrêmement basses (proches du point de congélation). Il existe différents types et différentes qualités de flexibles cryogéniques.
C'est pourquoi les utilisateurs ont tendance à privilégier un modèle plutôt qu'un autre, ce qui est assez courant. Pourquoi ? Parce que chaque type de tuyau cryogénique possède des propriétés, des capacités et des caractéristiques techniques qui lui sont propres. Il est donc recommandé de choisir vos tuyaux cryogéniques après avoir soigneusement analysé vos besoins. Dans cet article, j'aborde tous les aspects liés aux tuyaux cryogéniques et vous explique comment les sélectionner.