notizie sull'azienda Integrità delle Flange nel Ciclo Termico: Una Relazione Stressante

Molti processi industriali comportano notevoli fluttuazioni di temperatura, che portano a un fenomeno noto comeciclo termicoPer...Flanche metalliche, questo crea un rapporto particolarmente stressante, in quanto i cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento possono mettere a repentaglio l'integrità dell'articolazione avvitata, portando a rilassamento del bullone, alla scorrevolezza della guarnizione,e alla finePer mantenere l'integrità della flangia in queste condizioni occorrono un'attenta progettazione, la selezione dei materiali e le pratiche di assemblaggio.

La meccanica del ciclo termico sulle flange:

Quando un sistema di tubazioni subisce un cambiamento di temperatura, i materiali (flangia, guarnizione, bulloni) si espandono o si contraggono.

1. Espansione termica differenziale:Diversi materiali all'interno dell'assemblaggio della flange (ad esempio, flange in acciaio, guarnizione elastomerica, bulloni in acciaio legato) hanno diversi coefficienti di espansione termica.Essi si espandono e si contraggono a ritmi diversi.Questo può creare tensioni interne all'interno dell'articolazione.

2. Sfioramento e rilassamento della guarnizione:

   • Quando vengono riscaldate, le guarnizioni (soprattutto quelle non metalliche) tendono a ammorbidirsi e a "deformarsi plasticamente" sotto il carico sostenuto del bullone.la guarnizione non può recuperare completamente il suo spessore originaleCiò porta a una riduzione della tensione di conservazione della guarnizione, spesso indicata comerilassamento dello stress.

   • I cicli ripetuti aggravano la situazione, riducendo progressivamente la forza di tenuta.

3. Rilassamento del bullone:

   • A temperature elevate, i bulloni possono anche sperimentare un rilassamento dello stress o strisciare, perdendo gradualmente il loro precarico.

   • L'espansione differenziale tra i bulloni e la flangia può anche causare lo stretching o la compressione dei bulloni rispetto alla flangia, alterando la forza di fissaggio iniziale.

4. Deformazione della flangia:

   • gradienti termici gravi o riscaldamento/raffreddamento rapido possono indurre sollecitazioni all'interno del corpo della flange stessa, causando potenzialmente una sottile deformazione o distorsione della faccia della flange,che compromette direttamente la tenuta della guarnizione.

Conseguenze del ciclo termico:

• Perdita di tensione della guarnizione:Il risultato più comune, che porta a una riduzione della forza di sigillamento e alla fuga eventuale.

• Sgomberamento del bullone:La riduzione del preload del bullone può causare il ritiro dei dadi, specialmente se è presente anche una vibrazione.

• Fallimento prematuro della guarnizione:Rapido degrado o frantumamento della guarnizione a causa di ripetute scosse termiche.

• Danni alla flangia/al bullone:In casi estremi, forti sollecitazioni termiche possono portare a fatica crepa nella flangia o i bulloni.

Strategie per mitigare gli effetti del ciclo termico:

1. Selezione del materiale:

   • di larghezza superiore a 50 mmScegliere guarnizioni appositamente progettate per il servizio di ciclismo termico, spesso semimetaliche (ad es.con una ferita a spirale con riempitivi resistenti) o con guarnizioni di grafite flessibili che presentano eccellenti proprietà di recupero e resistenza al sollevamento ad alte temperature.

   • Flangelle e bulloni:Selezionare materiali con una buona stabilità ad alte temperature e resistenza al rilassamento da striscio/stresso (ad esempio acciai in lega cromo-moly per il servizio ad alte temperature).Anche l'adeguamento dei coefficienti di espansione termica della flangia e dei materiali di avvolgimento può essere utile.

2. Considerazioni di progettazione:

   • Tipo di flange:Le flange di collo di saldatura, con il loro mozzo integrato, offrono una migliore distribuzione delle sollecitazioni durante l'espansione termica rispetto alle flange scivolose.

   • Progettazione del bullone:I bulloni più lunghi o quelli con maggiore elasticità possono adattarsi meglio all'espansione termica differenziale.

   • Contenimento della guarnizione:I disegni che contengono completamente la guarnizione (ad esempio, lingua e scanalatura, maschio e femmina) aiutano a prevenire l'estrusione durante le escursioni termiche.

3. Procedure di assemblaggio ottimizzate:

   • Precisione del preload del bullone:L'applicazione del carico iniziale preciso del bullone è fondamentale.

   • Tensione a passaggio multiplo:L'esecuzione del serraggio in passaggi multipli e progressivi consente alla guarnizione di sedersi e rilassarsi gradualmente.

   • Ripiglio a caldo (se sicuro e applicabile):Per alcuni servizi ad alta temperatura, un "ri-tightening a caldo" (retorquing dei bulloni dopo che il sistema ha raggiunto la temperatura di funzionamento e si è stabilizzato) può compensare il rilassamento iniziale della guarnizione / bullone.Questo deve essere fatto con estrema cautela e adeguati protocolli di sicurezza..

4. Progettazione del sistema:

   • Minimizzare le rapide oscillazioni di temperatura ove possibile o progettare il sistema per aumentare gradualmente le temperature.

   • Assicurare un adeguato supporto e allineamento per evitare ulteriori sollecitazioni esterne sulle flange durante l'espansione/contrazione.

La gestione delle flange nei sistemi a ciclo termico è una complessa sfida di ingegneria.L'industria può migliorare significativamente l'integrità e la longevità di queste connessioni critiche, anche nelle condizioni termiche più difficili.