Raccordi per tubi flangiati vs raccordi per tubi di unione: come scegliere la connessione giusta per il tuo impianto

In qualsiasi sistema di tubazioni industriali, l’integrità di ogni punto di connessione determina la sicurezza e l’efficienza dell’intera rete. Tra i tanti metodi di connessione a disposizione di ingegneri e appaltatori, i raccordi per tubi flangiati e l'unione nei raccordi per tubi spiccano come due delle soluzioni più ampiamente richieste. Ciascuno ha uno scopo funzionale distinto e capire come funzionano, dove eccellono e come selezionarli correttamente è fondamentale per progettare sistemi di condutture affidabili in settori che vanno dal petrolio e gas al trattamento delle acque e alla lavorazione chimica.

Cosa sono i raccordi per tubi flangiati

Raccordi per tubi flangiati sono componenti meccanici che utilizzano un bordo piatto sporgente, la flangia, per unire insieme tubi, valvole, pompe e apparecchiature. Le due flange accoppiate sono unite mediante bulloni e una guarnizione posizionata tra le facce per creare un giunto sigillato e resistente alla pressione. Questo gruppo imbullonato può essere smontato e rimontato più volte senza danneggiare le estremità dei tubi, rendendo le connessioni flangiate la scelta preferita ovunque sia richiesto un accesso regolare per l'ispezione, la pulizia o la sostituzione delle apparecchiature.

Il design di un raccordo flangiato deve adattarsi alle caratteristiche specifiche di pressione, temperatura e fluido dell'applicazione. Le facce delle flange sono lavorate con tolleranze precise in modo che la guarnizione si comprima uniformemente sotto il carico dei bulloni, prevenendo perdite anche in caso di cicli termici e vibrazioni meccaniche. Diversi tipi di faccia, tra cui faccia rialzata, faccia piatta, giunto ad anello e maschio-femmina, vengono selezionati in base alle condizioni di servizio e al materiale della guarnizione utilizzato.

Tipi comuni di raccordi per tubi flangiati

I raccordi per tubi flangiati sono disponibili in un'ampia gamma di configurazioni per soddisfare diverse geometrie di connessione e requisiti di installazione. I tipi specificati più frequentemente includono:

• Flange del collo saldate: Presenta un lungo mozzo conico saldato di testa al tubo. La transizione graduale distribuisce lo stress in modo uniforme e rende questo tipo ideale per servizi ad alta pressione e alta temperatura dove la resistenza alla fatica è fondamentale.
• Flange slip-on: Scorrino sul tubo e sono saldati ad angolo sia all'interno che all'esterno. Sono più facili da allineare durante l'installazione e costano meno dei tipi con collo a saldare, rendendoli adatti per applicazioni a pressione moderata.
• Flange cieche: Dischi solidi utilizzati per chiudere l'estremità di un tubo o di un ugello. Sono comunemente usati per isolare sezioni di un sistema per test o espansioni future.
• Flange saldate a presa: Accettare il tubo in una presa incassata prima della saldatura. Forniscono un foro liscio e vengono generalmente utilizzati in sistemi ad alta pressione con diametro inferiore.
• Flange filettate: Si collega ai tubi tramite filettature interne, eliminando la necessità di saldature. Vengono utilizzati laddove la saldatura è impraticabile o vietata, come in determinati ambienti pericolosi o infiammabili.
• Flange congiunte: Utilizzato con estremità a tronchetto e progettato per ruotare liberamente attorno al tubo, semplificando l'allineamento dei fori dei bulloni nei sistemi che richiedono frequenti disassemblaggi.

Materialei e valori di pressione

La scelta del materiale per i raccordi per tubi flangiati dipende dall'ambiente operativo, dal fluido o dal gas trasportato e dalle esigenze meccaniche del sistema. I materiali più comuni includono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile e acciaio legato, ciascuno dei quali offre caratteristiche prestazionali distinte.

I valori di pressione per i raccordi per tubi flangiati sono standardizzati secondo ASME B16.5 e ASME B16.47, che coprono sette classi di pressione: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 e 2500. Ciascuna classe definisce la pressione di esercizio massima consentita a una determinata temperatura per un gruppo di materiali specifico. Selezionare la classe di pressione corretta non è semplicemente una questione di adattamento alla pressione operativa del sistema: gli ingegneri devono tenere conto dei picchi di pressione, del declassamento della temperatura e dei futuri cambiamenti operativi per garantire margini di sicurezza adeguati per tutta la durata di servizio dell'installazione.

Comprendere l'unione nei raccordi per tubi

Mentre le connessioni flangiate dominano le applicazioni di grande diametro e ad alta pressione, l'unione nei raccordi per tubi svolge un ruolo fondamentale nei sistemi di diametro inferiore dove è necessario uno smontaggio frequente senza lo spazio o i costi generali dei gruppi flangiati completi. Un raccordo di unione è costituito da tre parti: due connettori terminali fissati in modo permanente alle estremità del tubo e un dado centrale che unisce i due connettori per formare un giunto sigillato.

Il vantaggio principale di un raccordo nei raccordi per tubi è che l'intera connessione può essere interrotta e rifatta in pochi secondi senza disturbare il resto della tubazione. Ciò ha un valore inestimabile nei sistemi ad alta manutenzione in cui pompe, contatori, filtri e altre apparecchiature in linea devono essere rimossi periodicamente per la manutenzione. A differenza dei giunti o dei giunti filettati che richiedono la rotazione del tubo stesso per l'assemblaggio, un raccordo consente di unire due estremità fisse del tubo semplicemente stringendo il dado centrale: un vantaggio pratico significativo negli spazi meccanici congestionati.

Tipi di raccordi di unione

I raccordi di unione sono prodotti in diverse configurazioni per adattarsi a diversi metodi e materiali di connessione:

• Unioni filettate: Il tipo più comune, in cui i connettori terminali sono filettati sul tubo. Ampiamente utilizzato nella fornitura di acqua, aria compressa e sistemi di fluidi a bassa pressione.
• Giunti a saldare a presa: I connettori terminali sono saldati al tubo per applicazioni a pressione e temperatura più elevate, consentendo comunque di scollegare il giunto stesso tramite il dado di raccordo.
• Unioni a saldare di testa: Utilizzato in sistemi ad alta purezza o ad alta pressione in cui una saldatura a piena penetrazione su ciascuna estremità fornisce la massima integrità del giunto.

La superficie di tenuta all'interno del raccordo di unione è generalmente una sede metallo-metallo rettificata o una sede morbida utilizzando PTFE, gomma o altri materiali per guarnizioni a seconda del fluido e della pressione nominale. I raccordi di unione in acciaio inossidabile con sedi in PTFE sono standard nelle applicazioni chimiche e farmaceutiche, mentre i raccordi filettati in ottone o acciaio al carbonio sono comuni nei servizi di pubblica utilità e nei sistemi HVAC.

Raccordi flangiati vs raccordi a unione: scegliere la giusta connessione

Sia i raccordi per tubi flangiati che i raccordi nei raccordi per tubi sono connessioni smontabili, ma servono scale e condizioni operative diverse. La scelta tra questi dovrebbe essere guidata dal diametro del tubo, dalla classe di pressione, dalla frequenza di manutenzione e dallo spazio di installazione disponibile.

• Per diametri di tubi superiori a DN50 (2 pollici) e classi di pressione superiori a 150, le connessioni flangiate sono quasi universalmente preferite grazie alla loro distribuzione del carico superiore e ai protocolli di prova delle perdite ben consolidati.
• Per le linee di servizio e di processo di diametro inferiore, in particolare laddove i vincoli di spazio rendono impraticabili le flange imbullonate, un'unione nei raccordi per tubi offre lo stesso vantaggio di manutenibilità in una forma molto più compatta.
• Nei sistemi che richiedono lo smontaggio completo della tubazione durante la fermata dell'impianto, i sindacati consentono una rapida scomposizione delle sezioni, riducendo significativamente i tempi di fermo macchina per manutenzione.
• Laddove la resistenza alla corrosione a lungo termine o le prestazioni alle alte temperature sono fondamentali, i raccordi per tubi flangiati in lega o acciaio inossidabile forniscono una soluzione più ingegnerizzata con certificazioni dei materiali tracciabili.

Standard di qualità e considerazioni sull'installazione

L'ingegneria di precisione e il rispetto degli standard internazionali non sono negoziabili sia per i raccordi per tubi flangiati che per i raccordi per tubi utilizzati in applicazioni critiche. I raccordi flangiati sono prodotti e testati secondo standard tra cui ASME B16.5, EN 1092-1 e DIN 2501, mentre i raccordi di unione seguono ASME B16.11 per i tipi filettati e a saldare. Le certificazioni dei materiali secondo gli standard ASTM o EN, combinate con test di pressione e rapporti di ispezione dimensionale, forniscono la tracciabilità richiesta per le industrie regolamentate.

Durante l'installazione, il serraggio dei bulloni della flangia deve seguire una sequenza incrociata per garantire una compressione uniforme della guarnizione. I valori di coppia devono essere calcolati in base al materiale del bullone, al tipo di guarnizione e alla sollecitazione target del bullone, non stimati. Per i raccordi di unione, un serraggio eccessivo del dado di raccordo può danneggiare la superficie di appoggio e causare perdite, mentre un serraggio insufficiente determina una forza di tenuta inadeguata. Entrambi i tipi di connessione beneficiano dell'ispezione pre-installazione per verificare che le superfici di accoppiamento siano pulite, non danneggiate e correttamente dimensionate prima del montaggio. Investire fin dall'inizio in una corretta pratica di installazione elimina la maggior parte dei guasti prematuri di connessione riscontrati sul campo.