L’oxygène, un gaz vital et dangereux
Les vannes pour circuits de transport de l’oxygène doivent répondre à des normes et des exigences particulières. Bien que l’oxygène soit un gaz connu et vital, il n’en est pas moins dangereux. Explications avec José Da Rocha, Responsable des ventes sur le marché des gaz industriels chez KSB.
Connaissez-vous bien l’oxygène ?
Tout le monde dira « oui ». Cependant ce gaz indispensable à notre vie, est aussi bien un gaz à manipuler avec précaution.
C’est un chimiste anglais qui fait la découverte du dioxygène au 18e siècle, et c’est un peu plus tard que le chimiste Antoine Lavoisier nomme ce gaz « oxygène ». La molécule du gaz oxygène est composée de deux atomes d’oxygène que l’on note O2. Ce gaz participe à des réactions d’oxydoréduction, essentiellement la combustion, la corrosion et la respiration.
Présent dans notre sang et dans l’air que nous respirons, sa concentration dans l’atmosphère est d’environ 21%. C’est un gaz incolore, inodore et insipide. Il se compose avec la majorité des autres éléments.
Pour les applications industrielles, l’oxygène n’est pas inflammable, mais soutient et accélère la combustion : c’est ce qu’on appelle un comburant. Aussi certains matériaux qui sont normalement relativement ininflammables à l’air, brûlent très rapidement quand ils sont exposés à des concentrations élevées d’oxygène.
C’est la concentration qui fait sa dangerosité
Que ce soit en augmentant ou en diminuant sa concentration, l’oxygène peut entraîner de lourdes conséquences pour les organismes vivants :
Si l’oxygène diminue à une concentration inférieure à 13%, les effets sur l’organisme humain peuvent être irréversibles, voire entraîner le développement de certaines pathologies et même aller jusqu’au décès. On parle alors d’hypoxémie quand le taux d’oxygène dans le sang est extrêmement faible.
Si l’oxygène augmente en concentration, au-delà de 21%, nous parlons alors d’hyperoxie .
Le changement de concentration de ce gaz ne peut être détecté par l’homme et nécessite de recourir à des instruments d’analyse spécifiques pour mesurer la teneur en gaz oxygène présent. Dans les usines de production et de stockage d’oxygène par exemple, le personnel ne doit pas être exposé aux atmosphères dont la concentration en oxygène est supérieure à celle de l’air de 2%. Dans ce cas, les risques d’incendie sont alors bien réels : et les feux dans une atmosphère enrichie en oxygène démarrent facilement et sont très intenses. L’image de droite représente les effets de l’oxygène sur une flamme vive.
Comment produit-on de l’oxygène ?
Les principaux producteurs d’oxygène se répartissent entre des entreprises internationales comme Air Liquide, Airgas, Air Products, Linde, Messer et Praxair et des entreprises plus locales dans le monde entier. Découvrez le processus de production en cliquant sur ce lien : Vidéo – comment produit-on de l’oxygène ?
Qui sont les plus gros consommateurs d’oxygène ?
Les plus gros consommateurs d’oxygène au monde sont les aciéries, les métallurgies et l’industrie pétrochimique. L’oxygène est utilisé pour de nombreuses applications, les plus importantes sont :
l’oxycombustion
la fusion
l’oxycoupage
le coupage laser
la coupe plasma
le traitement thermiques
la soudure, comme le craquage
l’oxydation
À titre d’exemple, l’industrie de l’acier utilise plusieurs centaines de tonnes d’oxygène par jour !
Quelles sont les exigences pour des vannes sur circuits oxygène ?
Dès lors que la concentration en oxygène est supérieure ou égale à 23,5%, les vannes doivent être conçues pour répondre aux exigences oxygène selon l’EIGA (European Industrial Gases Association)
Etant donné que sous sa forme gazeuse, l’oxygène présente des risque d’auto inflammation en contact avec des hydrocarbures, graisses, huiles, lubrifiants, certains plastiques et d’autres matières, les matériaux des vannes KSB sont également validés par nos clients en accord avec leurs règles et recommandations.
Voici un aperçu des exigences, que doivent remplir les vannes produites dans l’usine KSB de La Roche-Chalais, en cas d’utilisation pour une application oxygène :
Les matériaux métalliques : ils doivent respecter les règles de l’EIGA sur les matériaux d’exemption. Ces règles définissent l’Inox comme étant limité à 14 bar. À titre d’exemple, le Monel 400 est limité à 207 bar alors que la fonte grise est limitée à 1.7 bar.
Les matériaux non métalliques : Ils sont testés dans des laboratoires externes (BAM – Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung ou WHA – Wandell & Hull Associates) afin de s’assurer de la tenue des matériaux en contact avec l’oxygène aux conditions requises . sont concernés : les joints, la graisse, le graphite, etc. Le critère rédhibitoire demandé par l’EIGA est une tenue à l’auto-inflammation à 400°C (autrement appelé : AIT, pour Auto-Ignition Temperature).
Le dégraissage : Comme vous l’avez compris, l’oxygène et les lubrifiants (graisse, huile, corps gras) ne font pas bon ménage. Par conséquent, toutes les pièces en contact avec l’oxygène doivent être impérativement dégraissées. Chez KSB nous utilisons un dispositif de dégraissage qui assure un niveau de qualité validé par les plus grands producteurs d’O2, Air Liquide et Linde. Ces opérations de dégraissage sont réalisées dans une salle propre dans des conditions proches d’un bloc opératoire, une grande fierté pour les équipes KSB de l’usine de La Roche Chalais.
Quels produits KSB sont conçus pour l’oxygène ?
KSB est présent sur ce marché depuis de nombreuses années. Aujourd’hui, la gamme proposée par KSB est la suivante :
- OXYRIA : Vanne à bague enveloppante à cycles élevés, pression limitée à 2 bar,
- ISORIA GOX : Vanne à bague enveloppante, pression limitée à 2 bar,
- DANAIS MT GOX : Vanne à double excentration, pression limitée à 14 bar,
- DANAIS CRYO AIR : Vanne à double excentration, pression limitée à 16 bar,
- TRIODIS HP GOX : Vanne à triple excentration, pression limitée à 70 bar,
Ces robinets spécifiques au transport de l’oxygène sont présents sur une grande majorité d applications et de circuits oxygène dans le monde entier.
