Flange per tubi per la costruzione di condotte

Flange per tubazioni in acciaio e leghe: panoramica, tipologie e funzione nell'installazione di condotte

Le flange sono componenti fondamentali nei sistemi di condotte, utilizzate per collegare tubi, valvole, pompe e altre apparecchiature. Garantiscono un facile accesso per la pulizia, l'ispezione e la modifica. Le flange in acciaio e in lega sono preferite per la loro resistenza, durata e capacità di sopportare alte pressioni e temperature.

- Acciaio al carbonio (ASTM A105, A350 LF2) – Uso generale, economico, impiegato in condizioni moderate.

- Acciaio inossidabile (ASTM A182 F304, F316) – Resistente alla corrosione, ideale per l'industria chimica e alimentare.

- Acciaio legato (ASTM A182 F11, F22, F91) – Applicazioni ad alta temperatura e alta pressione (ad es. centrali elettriche, petrolio e gas).

- Duplex e Super Duplex (ASTM A182 F51, F53, F55) – Eccellente resistenza alla corrosione, utilizzati in ambienti offshore e marini.

A. Basato sul metodo di allegato

1. Flangia a collo di saldatura (WN)

- Presenta un mozzo lungo e affusolato per un maggiore rinforzo.

- Utilizzato in applicazioni ad alta pressione e alta temperatura.

- Riduce la concentrazione di stress a livello dell'articolazione.

2. Flangia a innesto (SO)

- Si infila sul tubo e viene saldato su entrambi i lati.

- Più facile da allineare rispetto al collo di saldatura, ma meno robusto.

- Utilizzato per sistemi a bassa pressione.

3. Flangia a saldare a tasca (SW)

- Il tubo viene inserito nella flangia e saldato a cordone.

- Ideale per tubazioni di piccolo diametro e alta pressione.

4. Flangia a giunto sovrapposto (LJ)

- Utilizzato con un'estremità corta, che consente un facile allineamento e rotazione.

- Ideale per sistemi che richiedono frequenti smontaggi.

5. Flangia filettata

- È dotato di filettatura interna per avvitarsi sui tubi senza saldatura.

- Utilizzato in applicazioni a bassa pressione e non critiche.

6. Flangia cieca

- Chiude l'estremità di un sistema di tubazioni.

- Utilizzato per prove di pressione o per future espansioni.

7. Flangia dell'orifizio

- Utilizzato con misuratori a orifizio per la misurazione della portata.

- Dispone di rubinetti speciali per la misurazione della pressione.

B. In base al tipo di orientamento

1. Superficie piana (FF) – Per applicazioni a bassa pressione, generalmente con guarnizioni in ghisa o morbide.

2. Superficie rialzata (RF) – La più comune, garantisce una migliore tenuta con una guarnizione.

3. Giunto ad anello (RTJ) – Utilizza una guarnizione ad anello metallico per alte pressioni/temperature (ad esempio, petrolio e gas).

4. Incastro a linguetta e scanalatura (T&G) – Garantisce un allineamento e una tenuta precisi.

5. Maschio e Femmina (M&F) – Simile a T&G ma con un profilo diverso.

- Collegamento: Le flange sono imbullonate tra loro con una guarnizione interposta per evitare perdite.

- Tenuta: La guarnizione (in gomma, PTFE, a spirale o in metallo) si comprime sotto la pressione del bullone per formare una tenuta ermetica.

- Flessibilità: consente un facile smontaggio per la manutenzione o le modifiche.

- Gestione di pressione e temperatura: le diverse classi di pressione delle flange (ad esempio, Classe 150, 300, 600, 900, 1500, 2500) definiscono i rispettivi limiti di pressione.

- ASME B16.5 – Copre flange per tubi fino a 24" NPS.

- ASME B16.47 – Per flange di dimensioni maggiori (da 26" a 60").

- API 6A – Per apparecchiature di testa pozzo petrolifera e del gas.

- EN 1092-1 – Norma europea per le flange.

Per garantire la qualità, la sicurezza e l'affidabilità delle flange per tubi in acciaio e leghe, i produttori devono eseguire diversi test di ispezione obbligatori secondo gli standard internazionali quali ASME B16.5, ASME B16.47, API 6A, ASTM A105/A182, EN 1092-1 e ISO 7005.

Di seguito sono elencati i principali test obbligatori richiesti per la produzione di flange:

1. Prove di verifica dei materiali

(Composizione chimica e proprietà meccaniche)

- Analisi spettrochimica (PMI - Identificazione positiva dei materiali)

- Garantisce la corretta composizione della lega (ad esempio, contenuto di carbonio, cromo e molibdeno).

- Eseguito mediante OES (spettroscopia di emissione ottica) o XRF (fluorescenza a raggi X).

- Prova di trazione

- Misura il carico di snervamento, la resistenza a trazione ultima (UTS) e l'allungamento.

- Condotto secondo le norme ASTM A370 o ISO 6892.

- Prova di durezza (Brinell, Rockwell o Vickers)

- Garantisce che la flangia soddisfi i requisiti di durezza (ad esempio, HB ≤ 187 per ASTM A105).

- Prova di impatto Charpy (per applicazioni a bassa temperatura)

- Obbligatorio per flange utilizzate a temperature sotto zero (ad esempio, ASTM A350 LF2).

2. Prove non distruttive (NDT)

(Garantisce l'assenza di difetti interni o superficiali)

- Ispezione con liquidi penetranti (DPI / PT)

- Rileva crepe o porosità superficiali.

- Obbligatorio per flange di servizio critiche (ad esempio, gasdotti ad alta pressione).

- Ispezione con particelle magnetiche (MPI / MT)

- Utilizzato per materiali ferromagnetici (acciaio al carbonio e legato) per individuare difetti superficiali/subsuperficiali.

- Controllo a ultrasuoni (UT)

- Verifica la presenza di difetti interni come inclusioni, vuoti o delaminazioni.

- Obbligatorio per flange spesse (Classe 600 e superiori).

- Esami radiografici (RT)

- Utilizzato per flange fuse o forgiate per rilevare difetti interni (ad esempio, flange in acciaio duplex ASTM A182 F51).

3. Ispezione dimensionale e visiva

- Controllo del diametro esterno (OD), del diametro del cerchio dei bulloni (BCD), dello spessore e della planarità della superficie

- Garantisce la conformità alle tolleranze ASME B16.5 / B16.47.

- Verifica della finitura superficiale (superficie rialzata, scanalatura RTJ, ecc.)

- Verifica la corretta finitura superficiale della guarnizione (ad esempio, 125–250 µin per le flange RF).

- Allineamento dei fori per i bulloni e precisione di foratura

- Assicura il corretto allineamento dei bulloni per prevenire perdite.

4. Prove di pressione e idrostatiche (per applicazioni speciali)

- Prova idrostatica (per flange forgiate)

- Le flange vengono pressurizzate con acqua (in genere 1,5 volte la pressione di esercizio) per verificare la presenza di perdite.

- Obbligatorio per flange di testa pozzo API 6A e flange di classe elevata (900# e superiori).

- Prova pneumatica (per flange di servizio gas)

- Utilizza aria o gas inerte per rilevare le perdite (più sicuro del metodo idrostatico per determinate applicazioni).

5. Verifica del trattamento termico

- Registrazioni di ricottura/normalizzazione/tempra e rinvenimento (Q&T)

- Garantisce una microstruttura e proprietà meccaniche adeguate.

- Verificato tramite prove di durezza e analisi della microstruttura.

6. Marcatura e tracciabilità

- Le flange devono essere contrassegnate in modo permanente con:

- Nome o logo del produttore

- Grado del materiale (ad esempio, ASTM A105, A182 F316)

- Dimensioni, pressione nominale (es. 6" 150#)

- Numero di lotto (per la tracciabilità)

Conclusione

Le prove obbligatorie garantiscono che le flange soddisfino i requisiti di resistenza, tenuta stagna e resistenza alla corrosione. Il livello di prova dipende da:

✔ Tipo di materiale (acciaio al carbonio, lega o acciaio inossidabile)

✔ Classe di pressione (150 libbre contro 2500 libbre)

✔ Applicazioni (petrolio e gas, chimica, nucleare, ecc.)