Le CPVC est un polymère thermoplastique avec un coefficient d'expansion thermique linéaire d'environ 50 à 100 fois supérieur aux métaux typiques comme l'acier inoxydable ou le laiton. Cela signifie que pour chaque degré Celsius augmente de la température, les composants du CPVC s'allongent ou se développent beaucoup plus significativement. Par exemple, un tuyau ou un corps de soupape de 1 mètres CPVC pourrait étendre près d'un millimètre ou plus sous des augmentations de température de fonctionnement typiques, ce qui est considérable dans les systèmes de tuyauterie étroitement confinés. Cette expansion peut induire des contraintes dans les articulations, les brides et dans les corps de soupape s'ils ne sont pas correctement pris en compte lors de la conception et de l'installation. La nature anisotrope des pièces CPVC thermoformées peut provoquer une expansion inégale en raison de l'orientation directionnelle de la chaîne de polymères, conduisant potentiellement à des changements de déformation ou de dimension qui affectent le fonctionnement de la valve.
Le mécanisme d'étanchéité dans Vanne en plastique CPVC repose sur des joints élastomères ou des sièges moulés conçus pour se déformer élastiquement et maintenir une barrière étanche à la pression. Étant donné que le corps de la valve, le siège et les joints sont faits de matériaux avec différents coefficients de dilatation thermique, les changements de température font que ces composants se développent ou se contractent à différents taux. Si le matériau du joint se développe moins que le corps du CPVC, les lacunes peuvent se former, entraînant des fuites. Inversement, si les sceaux se développent excessivement, ils peuvent être extrudés de leurs rainures ou endommagés. Il est donc essentiel de maintenir une force de compression cohérente sur le joint dans les cycles de température. Les concepteurs utilisent des joints fabriqués à partir d'élastomères thermiquement stables, tels que EPDM ou Viton, qui conservent la flexibilité et la compression sur de larges gammes de température, empêchant les fuites malgré les décalages d'expansion.
Le cycle répété entre les températures chaudes et froides induit des contraintes de fatigue dans les soupapes CPVC. Chaque phase de chauffage provoque une expansion, tandis que le refroidissement contracte le matériau à sa taille d'origine. Cette souche cyclique peut générer des micro-fissures, des crampes ou des délaminations, en particulier aux points de concentration de contrainte comme les coins moulés, les connexions filetées ou les rainures de joint. De même, les phoques soumis à une compression et une relaxation répétés peuvent perdre l'élasticité ou développer un ensemble permanent, réduisant leur capacité d'étanchéité. La contrainte thermique cyclique peut desserrer les attaches ou provoquer une déformation lente des composants, nécessitant une inspection et une maintenance périodiques pour garantir des performances de valve en cours.
Pour relever les défis de l'expansion thermique, les fabricants intègrent plusieurs stratégies de conception. Les matériaux de siège flexibles tels que les mélanges PTFE ou les joints élastomères avec un allongement suffisant pourraient accueillir des changements dimensionnels sans compromettre le scellement. Les corps de soupape peuvent inclure des emplacements d'extension ou des caractéristiques de type soufflet qui absorbent les mouvements axiaux. Les constructions de soupapes en trois pièces avec couvercles boulonnés permettent une expansion thermique sans contraintes internes excessives. L'emballage des glande et les joints de tige sont conçus pour maintenir l'étanchéité tout en permettant le mouvement de la tige causé par l'expansion. L'application de couple correcte pendant l'assemblage garantit que les attaches maintiennent fermement les pièces sans induire de fissures, tout en permettant l'expansion naturelle des composants CPVC.
Une gestion efficace de la dilatation thermique commence par la conception au niveau du système. Les dispositions de tuyauterie intègrent des boucles d'expansion, des articulations ou des compensateurs pour absorber les mouvements induits par les changements de température. Les vannes sont installées avec un dégagement suffisant pour permettre une expansion libre sans liaison contre les supports fixes ou l'équipement adjacent. Des raccords filetés exagérés ou une tuyauterie mal pris en charge peuvent limiter l'expansion, provoquant des contraintes qui se propagent aux corps de soupape et aux joints. Il est essentiel pour les installateurs de suivre les directives du couple du fabricant, d'utiliser des lubrifiants compatibles ou des scellants en filetage et éviter de forcer les connexions au-delà des limites spécifiées pour éviter une défaillance prématurée.
