Raccordi per tubi flangiati: una guida completa

Cosa sono i raccordi per tubi flangiati?

Raccordi per tubi flangiati sono componenti meccanici utilizzati per collegare tubi, valvole, pompe e altre apparecchiature in un sistema di tubazioni tramite una connessione a flangia. A differenza delle connessioni filettate o saldate, i giunti flangiati sono imbullonati insieme con una guarnizione che si trova tra le due superfici di accoppiamento, creando una tenuta sicura e a prova di perdite che può essere smontata senza danneggiare il tubo o le apparecchiature adiacenti. Questa combinazione di resistenza e utilità rende i raccordi flangiati il ​​metodo di connessione preferito negli ambienti industriali più esigenti.

Il termine "raccordi per tubi flangiati" comprende un'ampia famiglia di componenti, tra cui gomiti flangiati, raccordi a T flangiati, riduttori flangiati, giunti flangiati ed elementi terminali flangiati, che condividono tutti la caratteristica comune di una faccia della flangia integrale o fissata che si accoppia con una flangia corrispondente su un componente adiacente. Ogni tipo di accoppiamento ha una funzione distinta all'interno della tubazione, che si tratti di influenzare il flusso, modificare il diametro del tubo, diramare una linea o terminare un tratto.

Tipi comuni di raccordi flangiati e loro funzioni

Comprendere i tipi di raccordi disponibili è il primo passo verso la specifica del componente corretto per un determinato sistema di tubazioni. Ciascun tipo soddisfa uno specifico requisito geometrico o funzionale all'interno del layout della pipeline.

• Gomiti flangiati (45° e 90°) — Utilizzato per modificare la direzione del flusso in una tubazione. Il gomito flangiato a 90° è il più comune, utilizzato dove vincoli di spazio richiedono un brusco cambio di direzione. La variante a 45° offre una svolta più fluida con una caduta di pressione inferiore, preferita nei sistemi in cui la portata è un problema di progettazione.
• T-shirt svasate — Consentire alla tubazione di diramarsi in due direzioni da un unico ingresso. I T uguali mantengono lo stesso foro nominale su tutte e tre le aperture, mentre i T ridotti possono ospitare un ramo di diametro inferiore. I raccordi a T flangiati sono spesso utilizzati nelle teste di distribuzione e nei circuiti di bypass.
• Riduttori flangiati — Collegare sezioni di tubo con diametri diversi. I riduttori concentrici vengono utilizzati nelle tubazioni verticali o dove la linea centrale deve rimanere costante; i riduttori eccentrici sono preferiti nei percorsi orizzontali per evitare sacche d'aria o accumulo di liquidi nel punto di transizione.
• Giunti flangiati e vaschette — Fornire un collegamento diretto tra due sezioni di tubo, generalmente utilizzato laddove è previsto uno smontaggio frequente, ad esempio sugli ugelli di aspirazione e scarico della pompa o sulla strumentazione in linea.
• Estremità flangiate — Terminare una tubazione o isolare una sezione durante la prova idrostatica o la manutenzione. Sono disponibili con profili piatti, piatti ed ellittici a seconda delle esigenze di pressione.

Materiali utilizzati nei raccordi per tubi flangiati

La selezione del materiale è una delle decisioni più critiche quando si specificano i raccordi per tubi flangiati. La selezione errata dei materiali può portare a corrosione accelerata, fessurazioni da stress o guasti meccanici, tutti fattori che hanno significative implicazioni finanziarie e di sicurezza. I tre gruppi di materiali primari sono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e acciaio legato, ciascuno adatto a diverse condizioni operative.

Acciaio al carbonio

Acciaio al carbonioflänsar – oftast tillverkade enligt ASTM A234 WPB – är standardvalet för allmänt bruk för olja och gas, ånga och vatten i icke-korrosiva miljöer. De erbjuder en utmärkt kombination av mekanisk styrka, svetsbarhet och kostnadseffektivitet. Kolstål med låg temperatur (som ASTM A420 WPL6) utökar användbarheten för kryogen service ner till -46°C.

Acciaio inossidabile

I raccordi flangiati in acciaio inossidabile – tipicamente ASTM A403 WP304/304L o WP316/316L – sono specificati laddove la resistenza alla corrosione è un requisito primario. Il grado 316L aggiunge molibdeno alla matrice della lega, fornendo una resistenza notevolmente migliorata alla vaiolatura indotta dal cloruro, rendendolo la scelta standard per applicazioni di lavorazione chimica, farmaceutiche, marine e alimentari. La designazione "L" (a basso contenuto di carbonio) riduce al minimo il rischio di sensibilizzazione durante la saldatura e preserva la resistenza alla corrosione nelle zone interessate dal calore della saldatura.

Acciaio legato

Per il funzionamento ad alta temperatura e alta pressione, come nelle caldaie per la produzione di energia e nei reattori petrolchimici, sono specificate flange in acciaio legato. I gradi comuni includono ASTM A234 WP11 (1,25% Cr, 0,5% Mo) e WP22 (2,25% Cr, 1% Mo), che mantengono le proprietà meccaniche e la resistenza al creep a temperature elevate dove l'acciaio al carbonio perde resistenza. I gradi inossidabili duplex e super duplex (UNS S31803 / S32750) offrono una combinazione di elevata robustezza ed eccezionale resistenza alla corrosione per ambienti aggressivi offshore e sottomarini.

Classi di pressione e norme applicabili

I raccordi flangiati sono prodotti e sottoposti a pressione nominale in conformità con gli standard internazionali stabiliti. Il rispetto di questi standard garantisce l'intercambiabilità dimensionale, prestazioni meccaniche prevedibili e compatibilità con valvole flangiate, tubi e apparecchiature di diversi produttori.

I due sistemi standard dominanti sono ASME/ANSI (ampiamente utilizzato in Nord America e a livello globale nel settore del petrolio e del gas) e EN/DIN (dominante nei mercati europei). La tabella seguente riassume le principali designazioni delle classi di pressione e le relative pressioni massime consentite approssimative a temperatura ambiente per l'acciaio al carbonio:

È importante notare che la pressione consentita diminuisce all'aumentare della temperatura. I tecnici devono sempre consultare le tabelle dei valori nominali pressione-temperatura ASME B16.9 o B16.5 applicabili quando si opera al di sopra delle condizioni ambientali e declassare di conseguenza.

Applicazioni industriali in tutti i settori

La versatilità dei raccordi flangiati si riflette nell'ampiezza dei settori che dipendono da essi per il funzionamento sicuro e affidabile delle tubazioni.

• Petrolio e gas — Dalle teste dei pozzi a monte alle condotte di trasmissione intermedie e alle unità di processo della raffineria a valle, i giunti flangiati gestiscono idrocarburi, gas acido e acqua prodotta in intervalli di pressione e temperatura estremi. In questi ambienti dominano la classe 600 e i gradi superiori.
• Lavorazione chimica — Gli acidi corrosivi, i solventi e gli intermedi reattivi richiedono connessioni flangiate in acciaio inossidabile o acciaio legato con materiali di guarnizione compatibili. La facilità di smontaggio dalla connessione a flangia è particolarmente apprezzata negli impianti chimici dove le linee di processo richiedono frequenti ispezioni e pulizie.
• Trattamento dell'acqua — Gli impianti di trattamento delle acque municipali e industriali utilizzano flange di grande diametro in acciaio al carbonio o ghisa duttile per il trasporto dell'acqua a bassa pressione, con acciaio inossidabile specificato nella filtrazione a membrana e nelle zone di contatto con l'acqua potabile.
• Generazione di energia — Le linee di alimentazione per turbine a vapore, testate di caldaie e circuiti dell'acqua di raffreddamento nelle centrali termiche e nucleari si basano su raccordi flangiati in acciaio legato progettati per un servizio prolungato ad alta temperatura e alta pressione, con severi requisiti di tracciabilità dimensionale e dei materiali.

Installazione, manutenzione e buone pratiche

La corretta installazione dei raccordi flangiati è importante quanto le specifiche corrette. Anche i raccordi di altissima qualità perderanno o si romperanno prematuramente se montati in modo errato. Le seguenti migliori pratiche si applicano a tutte le installazioni di giunti a flangia:

• Ispezione della superficie della flangia — Prima del montaggio, ispezionare entrambe le superfici della flangia di accoppiamento per verificare la presenza di graffi radiali, vaiolature o corrosione che potrebbero compromettere la sede della guarnizione. Le superfici danneggiate devono essere rilavorate o sostituite prima dell'installazione.
• Scelta dell'imballaggio — Adattare il materiale di imballaggio al fluido di processo, alla temperatura e alla pressione. Le guarnizioni spirometalliche con anello interno sono standard per la classe 300 e superiori. Le guarnizioni dell'involucro in PTFE sono preferite per servizi chimici corrosivi. Non riutilizzare mai una guarnizione compressa.
• Sequenza di coppia — Stringere i bulloni secondo uno schema a stella (croce) in più giri per ottenere una compressione uniforme della guarnizione. Fare riferimento alle tabelle delle coppie applicabili per la qualità del bullone, il diametro e il tipo di guarnizione utilizzata. La sottocoppia provoca perdite; Una torsione eccessiva schiaccia le guarnizioni morbide e rischia di danneggiare la superficie della flangia.
• Regolazione — Le flange devono essere correttamente allineate prima di essere imbullonate. Forzare insieme le flange disallineate introduce sollecitazione di flessione nel tubo e nel raccordo, riducendo la durata a fatica e aumentando il rischio di perdite sotto carico ciclico.
• Retrazione periodica — Nel funzionamento ad alta temperatura, il ciclo termico provoca il rilassamento dell'impaccamento. Un controllo del serraggio successivo dopo il primo ciclo termico aiuta a mantenere l'integrità della tenuta a lungo termine.

Uno dei principali vantaggi di raccordi per tubi flangiati le connessioni sovrasaldate sono proprio la capacità di smontare, ispezionare, sostituire le guarnizioni e rimontare senza tagliare o risaldare i tubi, il che riduce significativamente i tempi di fermo macchina per manutenzione in sistemi di tubazioni complessi.

Standard di qualità e selezione dei fornitori

L'ingegneria di precisione e il rigoroso controllo di qualità non sono negoziabili quando si producono raccordi flangiati per servizi critici. Produttori rinomati mantengono la conformità con ASME B16.9 (raccordi forgiati in tessuto), MSS SP-75 (raccordi con saldatura di testa forgiati ad alta resistenza) e specifiche dei materiali ASTM per ogni grado di prodotto. L’ispezione di terze parti e la tracciabilità dei materiali – compresi i rapporti di test di fabbrica (MTR) certificati secondo EN 10204 3.1 o 3.2 – dovrebbero essere prodotti standard per tutti gli ordini destinati a servizi petroliferi e di gas, energia o prodotti chimici.

Quando si valutano i fornitori, dare la priorità a quelli che offrono rapporti di ispezione a dimensione intera, tracciabilità termica e dei lotti e funzionalità NDE (esame non distruttivo) come test radiografici (RT) e test con liquidi penetranti (PT) su richiesta. I fornitori che hanno l'approvazione PED (Direttiva sulle attrezzature a pressione) sono essenziali per i progetti destinati al mercato europeo. Per i progetti globali, la certificazione ISO 9001 fornisce una garanzia fondamentale di processi di gestione della qualità documentati durante tutta l'operazione di produzione.

Sia che vengano utilizzati in ambienti chimici corrosivi, sistemi a vapore di centrali elettriche ad alta temperatura o infrastrutture sottomarine per petrolio e gas ad alta pressione, specificati e installati correttamente raccordi per tubi flangiati offrono l'affidabilità, la durata e le prestazioni a lungo termine richieste dai moderni sistemi di tubazioni industriali.