Le connessioni a flangia sono la connessione più comune nei sistemi di tubazioni industriali. Le prestazioni di tenuta del collegamento a flangia sono direttamente correlate al funzionamento sicuro e stabile del sistema di tubazioni. La qualità del trattamento superficiale è il fattore chiave per garantire l'affidabilità della tenuta della flangia. Questo documento discute sistematicamente la tecnologia e lo standard della sigillatura delle flange da diversi punti di vista, come la selezione del materiale di tenuta, la tecnologia di lavorazione, la qualità della superficie, il tipo di coperchio di tenuta, lo standard di test, la manutenzione e così via. Ha lo scopo di fornire un riferimento per la progettazione ingegneristica e la costruzione del sito.
Selezione del materiale della superficie di tenuta
La scelta delle superfici di tenuta della flangia deve basarsi sulle condizioni d'uso (ad es. caratteristiche del mezzo, pressione nominale e intervallo di temperatura) e sui metodi di tenuta. I materiali comuni sono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, acciaio legato e leghe speciali. La durezza, la resistenza alla corrosione e le prestazioni di lavorazione dei diversi materiali influiscono direttamente sul metodo di sigillatura e sull'effetto di sigillatura finale.
le flange in acciaio al carbonio, ad esempio, possono essere riscaldate fino a un elevato grado di durezza, rendendole adatte alla lavorazione in una superficie di tenuta più resistente all'usura-. L'acciaio inossidabile, invece, ha un'eccellente resistenza alla corrosione grazie ai suoi elementi di nichel, cromo e molibdeno ed è adatto per applicazioni chimiche e marine. In condizioni estreme come temperatura e pressione elevate, sono necessarie leghe speciali per garantire la stabilità e la durata del coperchio di tenuta.
Tipo e struttura della superficie sigillata
Le prestazioni di tenuta sono determinate dalla struttura di tenuta della flangia. Alcuni tipi comuni di superfici di tenuta sono:
Guarnizione piana: l'interfaccia della guarnizione è piatta, adatta per guarnizioni flessibili, ma richiede un'elevata finitura superficiale e precisione di lavorazione.
Superficie scanalata (concava): la forma concava migliora l'impegno della guarnizione e migliora l'affidabilità della tenuta.
Superficie rigonfia: solitamente utilizzate nei sistemi ad alta pressione, le guarnizioni a disco formano una forte tenuta sotto la pressione della flangia convessa.
Guarnizione scanalata linguetta: la scanalatura di tenuta migliora l'adattamento tra la guarnizione e la guarnizione per evitare perdite.
Le tolleranze di posizionamento e lavorazione di queste diverse strutture superficiali di tenuta sono soggette a severi standard di settore. Quando si seleziona una copertura sigillata, il mezzo di lavoro e il livello di pressione devono corrispondere accuratamente.
Trattamento superficiale sigillato
La tecnologia della copertura sigillante comprende principalmente la tornitura, la fresatura, la molatura e la trazione, al fine di garantire la precisione dimensionale e la levigatezza della copertura sigillante.
Il tornio è adatto per la lavorazione su larga-scala, migliora l'efficienza della lavorazione, la rettifica può ottenere un'elevata finitura superficiale ed è un processo essenziale per la lavorazione di precisione. La rugosità superficiale è generalmente controllata tra Ra0,8 e Ra3,2. Diversi tipi di superfici di tenuta hanno requisiti di rugosità diversi. Una superficie troppo ruvida può causare perdite, mentre una superficie troppo liscia può compromettere l'innesto della guarnizione.
Anche il controllo della temperatura è importante durante la lavorazione. L'indurimento superficiale o le microfessurazioni causate dal surriscaldamento possono ridurre le prestazioni di tenuta e la resistenza alla corrosione. L'uso di olio di raffreddamento o altri metodi di raffreddamento è un dettaglio tecnico comune.
Qualità della superficie e ispezione delle guarnizioni
Il test di qualità superficiale delle parti di tenuta comprende levigatezza, ruvidità, durezza e così via.
La planarità influisce sul contatto e sulla cooperazione tra la guarnizione e la flangia. Attualmente il metodo prevalente è l'utilizzo di misurazioni ottiche o di strumenti a penna. La rugosità superficiale viene solitamente misurata mediante uno strumento di misurazione del contorno e i dati influiscono direttamente sulla selezione e sulle prestazioni di tenuta delle guarnizioni. Alcuni sistemi di tubazioni di fascia alta-richiedono anche test con polvere magnetica o ultrasuoni per eliminare crepe superficiali e vicine-alla superficie.
Anche le prove di durezza sono fondamentali. La durezza del coperchio sigillante deve essere conforme ai requisiti di progettazione per evitare deformazioni perché è troppo morbida, ma troppo dura e fragile. I durometri Rockwell vengono comunemente utilizzati per testare le flange in acciaio al carbonio-trattato termicamente.
Standard e specifiche per il trattamento superficiale di sigillatura
Lo standard per le superfici di tenuta delle flange si basa su una serie di standard internazionali e nazionali, i più rappresentativi dei quali sono ASME B16.5, GB/T9112, HG e API.
Ad esempio, GB/T9112 specifica le dimensioni, la forma, la ruvidità superficiale delle dimensioni della superficie di tenuta della flangia, fornendo la base di progettazione per il trattamento speciale della superficie di tenuta della flangia. ASME B16.5 presta maggiore attenzione alle specifiche uniformi per la produzione e l'installazione delle flange per garantire l'universalità e l'intercambiabilità delle interfacce delle flange.
Questi standard non solo stabiliscono la tolleranza dimensionale della progettazione e della lavorazione della tenuta, ma propongono anche requisiti specifici per il trattamento termico, la sequenza di lavorazione e il metodo di prova del materiale di tenuta, garantendo prestazioni di tenuta affidabili fin dall'inizio.
Manutenzione e riparazione delle superfici sigillate
Durante il funzionamento della tubazione, le superfici di tenuta della flangia possono essere danneggiate da corrosione, usura o shock meccanico. La tecnologia di manutenzione e riparazione del coperchio di tenuta è la chiave per prolungare la durata di servizio della flangia.
I metodi di manutenzione comuni includono la levigatura meccanica, la saldatura a spruzzo e la lavorazione meccanica. La levigatura meccanica può ripristinare la planarità della superficie di tenuta della flangia. La saldatura a spruzzo è adatta per riparare perdite di materiale dovute a corrosione e crepe, ma è necessario considerare la compatibilità del materiale dello strato di saldatura con il materiale della flangia.
Anche la coppia di serraggio della flangia influenza direttamente l'effetto di tenuta durante il funzionamento sul campo. Troppo stretto danneggia facilmente la guarnizione, troppo allentato può causare perdite. L'uso della chiave dinamometrica per applicare una coppia uniforme è un dettaglio tecnico chiave.
Con il progresso dell'automazione industriale e della produzione intelligente, anche il rilevamento e l'elaborazione dell'ispezione della superficie di tenuta delle flange si stanno sviluppando nella direzione della digitalizzazione e dell'intelligenza. Utilizzando CMM, tornitura e rettifica automatiche e ispezione visiva, è possibile ottenere una sigillatura più accurata e ridurre l'errore umano. La comparsa di nuovi nano-rivestimenti e guarnizioni composite offre nuove opportunità di innovazione della tradizionale tecnologia di tenuta delle flange.
In futuro, la progettazione e la lavorazione delle superfici di tenuta delle flange dovrebbe dare priorità alla sistematizzazione e all'integrazione. Non si dovrebbe fare affidamento su una migliore precisione della lavorazione, ma si dovrebbe combinare la scienza dei materiali, l'ingegneria delle superfici e le tecnologie di ispezione intelligente per formare un sistema completo di garanzia della qualità delle superfici di tenuta. Questo metodo può garantire un'efficiente tenuta e durata delle connessioni flangiate in ambienti industriali complessi e mutevoli, ridurre i rischi operativi e migliorare l'efficienza economica.
Il trattamento superficiale della sigillatura delle flange è un lavoro tecnico altamente complesso, che comprende materiali, tecnologia di lavorazione, trattamento superficiale, test, standard e norme. La chiave è scegliere il tipo e il materiale appropriati della copertura sigillante, controllare il processo di lavorazione e la qualità della superficie, seguire rigorosamente gli standard di settore e le misure efficaci di ispezione e manutenzione. Solo garantendo questi collegamenti chiave i sistemi di collegamento a flangia possono funzionare in modo sicuro, stabile ed efficiente. I futuri progressi nella tecnologia di tenuta miglioreranno notevolmente l’affidabilità e la durata dei sistemi di tubazioni industriali.