Principio di tenuta e caratteristiche della flangia piana a saldare

Introduzione

Le flange sono componenti essenziali della tubazione utilizzati per unire le sezioni del tubo consentendo un facile smontaggio. La flangia di saldatura a faccia piatta è uno stile comunemente usato, trovando applicazione frequente nei settori che trasferiscono fluidi tramite reti di tubazioni. Come elemento di confine della pressione primaria, le flange devono mostrare robuste capacità di tenuta per garantire giunti a tenuta anche in condizioni di servizio difficili. Questo documento mira a fornire una panoramica dettagliata del principio di tenuta e delle caratteristiche chiave che governano le prestazioni delle flange a saldatura piatta. Comprendendo i meccanismi alla base della sigillatura, lo stile della flangia può essere correttamente specificato e installato per garantire l'integrità strutturale a lungo termine.

Principio di sigillatura

Il raggiungimento di una tenuta efficace all'interno del gruppo flangia-tubo si basa sulle azioni combinate del carico di compressione, contatto superficiale intimo, e deformazione plastica. Quando si imbullona una coppia di flange insieme, il serraggio dei bulloni produce forze radiali verso l'esterno che tirano saldamente le facce piane l'una contro l'altra. Le facce congiunte subiscono quindi una deformazione elastica e plastica limitata a seconda delle proprietà del materiale e dei carichi imposti. tuttavia, rimangono imperfezioni superficiali microscopiche che, se lasciate inalterate, potrebbero consentire perdite.

Un elemento di tenuta critico è la “guarnizione”, solitamente un anello o una rondella tagliata da un materiale flessibile ma comprimibile come gli elastomeri, grafite, o metalli. Installato tra le facce della flangia, il serraggio fa sì che la guarnizione si schiacci e scorra nei vuoti o nelle fessure lungo le superfici di tenuta. È importante sottolineare che, si deforma plasticamente e si indurisce invece di comprimersi semplicemente elasticamente. Questo “flusso di guarnizione” blocca fisicamente i passaggi dei fluidi attraverso qualsiasi irregolarità incastrandosi saldamente in ogni valle microscopica. Durante il caricamento rimuove, le forze di bloccaggio residue e il riempitivo indurito mantengono l'integrità della tenuta in condizioni di pressione e temperatura variabili.

Selezione del materiale

I materiali dei componenti della flangia influenzano direttamente la robustezza e la durata di un determinato design di tenuta. I materiali comuni sono:

• Corpo flangiato: ACCIAIO AL CARBONIO (ASTM A105), acciaio a bassa lega, acciaio inossidabile duplex/super duplex per resistenza alla corrosione. La chiave è un'adeguata tenacità rispetto alla durata di servizio.

• Bullonatura: I bulloni standard in acciaio al carbonio sono sufficienti per molti compiti non corrosivi. Per servizi offshore/sour, bulloni in lega con resistenza/resistenza alla corrosione come A193 B7, Vengono utilizzati ASTM A490.

-Guarnizione: Gomma più morbida inserita in tessuto per basse pressioni sotto 300 psi, fibra di amianto avvolta a spirale per pressioni più elevate fino a 1500 psi, fogli flessibili in grafite o PTFE per >=1500psi comprese le applicazioni ad alta temperatura.

Le combinazioni di materiali devono evitare incompatibilità come la corrosione galvanica e considerare la comprimibilità della guarnizione con le pressioni. Specifiche adeguate garantiscono l'integrità strutturale e le prestazioni di tenuta per decenni di servizio.

Finiture frontali della flangia

La finitura frontale influisce direttamente sull'area di contatto di tenuta e sulle caratteristiche di flusso della guarnizione:

• Faccia lavorata (MF): Standard 125-250 Superficie Ra microinch con spigoli vivi per la migliore tenuta metallo-metallo. tuttavia, difficile lavorare flange di grandi dimensioni.

• Faccia saldata (WF): La superficie saldata presenta una rugosità maggiore 80-160 Ra microinch ma i bordi arrotondati facilitano l'installazione della guarnizione. Potenziale di tenuta leggermente inferiore rispetto a MF.

• Faccia finita cieca (Migliore amica): Una lavorazione speciale svuota il rinforzo di saldatura lasciando una superficie simile a MF. Offre il meglio della sigillatura MF e dei vantaggi dell'installazione facilitata WF. Più costoso di altre finiture.

Una maggiore rugosità superficiale aumenta l'area di contatto del metallo per la sigillatura, ma deve essere uniforme e controllata. L'affilatura dei bordi influenza anche la compressione iniziale della guarnizione e la vulnerabilità ai tagli durante i cicli di montaggio/smontaggio. La corretta selezione della finitura bilancia prestazioni ed economia.

Stili e configurazioni della flangia

Insieme ai volti finiti, la morfologia della flangia esterna influisce sulla flessibilità delle tubazioni, accesso congiunto, e distribuzione dello stress a lungo termine:

• Collo della saldatura (WN): Il collo tubolare integrale saldato nel tubo crea un giunto più resistente. tuttavia, meno spazio di installazione all'interno della flangia rispetto ai tipi slip-on.

• Slip-on (COSÌ): Imbullonato direttamente sull'estremità del tubo. Più spazio all'interno ma il collo piccolo crea fattori di stress locali. Spesso utilizzato con anelli complementari per la flessibilità delle tubazioni.

• Giunto di giro (LJ): Imbullonato su due estremità del tubo adiacenti. Dimensioni simili allo slip-on ma sollecitazioni maggiori si sviluppano all'intersezione tubo/flangia.

• Manicotto saldato (SW): Presa femmina integrale saldata all'estremità del tubo per avvitare il cappuccio a faccia piatta. Fornisce il massimo spazio interno e la resistenza del giunto più debole.

La corretta selezione della flangia considera le sollecitazioni articolari, accessibilità richiesta, carichi della conduttura, vincoli di fabbricazione/installazione, e l'integrità dell'intera vita. I diametri dei fori standardizzati facilitano l'inventario.

Installazione e integrità della flangia

Le corrette procedure di installazione e assemblaggio si rivelano cruciali per prestazioni affidabili di tenuta della flangia a lungo termine:

• Pulire le facce della flangia e applicare un composto antigrippaggio sulle superfici dei bulloni scorrevoli per evitare grippaggi.

• Centrare e comprimere adeguatamente la guarnizione tra le facce senza torsioni o rotoli utilizzando lubrificanti se necessario.

• Stringere manualmente i bulloni secondo uno schema incrociato, quindi serrarli ripetutamente secondo le specifiche in più fasi, controllando al tempo stesso la compressione uniforme. Evitare un serraggio eccessivo o insufficiente.

• Eseguire il test finale di tenuta sul giunto prima di applicare finiture e rivestimenti esterni. Controllare periodicamente durante il funzionamento.

• Considera gli inserti a soffietto, protezioni o vincoli per servizi vibrazionali o sismici che mitigano le sollecitazioni di inserimento/disinstallazione.

• Ispezionare regolarmente le flange come parte della manutenzione preventiva, sostituzione delle guarnizioni, bulloni o flange che mostrino segni di danneggiamento, corrosione o usura.

Conclusione

Comprendere i principi di tenuta e le caratteristiche delle flange a saldatura piatta consente la loro applicazione affidabile per il trasferimento di fluidi tramite reti di tubazioni. Selezione del materiale, Finitura superficiale, la configurazione della flangia e le procedure di installazione influiscono tutte direttamente sull'integrità del giunto a lungo termine. Quando correttamente specificato, fabbricato e mantenuto, le flange offrono una robusta tenuta alla pressione anche in condizioni di servizio gravose a supporto di industrie vitali. Progressi nella metallurgia, i test e le ispezioni non distruttive salvaguardano inoltre le prestazioni della flangia anche nel futuro.