notizie sull'azienda Flancelle RTJ: geometria delle scanalature degli anelli, guarnizioni R, RX e BX e ispezione sul campo

Un giunto di tipo ad anello è l'unica connessione imbullonata in un impianto di processo in cui la guarnizione non è tenuta a comprimersi. È tenuta a deformarsi plasticamente. Un anello metallico lavorato viene forzato in una scanalatura tagliata in ciascuna faccia della flangia finché anello e scanalatura non si incontrano metallo contro metallo, e la tenuta che si forma è una stretta banda di deformazione plastica controllata realizzata in due flange contemporaneamente.

Quella singola decisione spiega perché le connessioni RTJ tengono dove una guarnizione in fibra verrebbe estrusa, perché sono inflessibili nei confronti di una scanalatura graffiata e perché l'anello che ha sigillato sul banco di prova non dovrebbe essere rimesso nel giunto dopo che la linea è stata aperta.

Perché esiste un giunto di tipo ad anello

Un giunto a risalto distribuisce il carico dei bulloni su un'area di appoggio anulare. La guarnizione ha uno spessore, e quello spessore assorbe disallineamenti, imperfezioni superficiali e i piccoli movimenti che appaiono quando una linea si scalda. Il compromesso è un modesto carico unitario sulla superficie di tenuta, che rende il materiale della guarnizione il fattore limitante per pressione, temperatura e chimica.

Un giunto RTJ concentra lo stesso carico in una stretta banda di contatto, quindi lo stress sulla linea di tenuta è molto più alto di quanto qualsiasi guarnizione piatta potrebbe sopportare. L'anello metallico sposta i limiti di servizio nel metallo stesso, e poiché si è già deformato nella scanalatura, il giunto si comporta quasi come una connessione saldata.

Quella rigidità è anche la debolezza: nessuno spessore di guarnizione rimane per assorbire un errore, quindi una scanalatura usurata, un numero di anello errato, flange non parallele o un carico di bulloni a passaggio singolo producono ciascuno una perdita che il serraggio non può curare. Qualsiasi risalto su una flangia RTJ è una superficie di localizzazione, non una tenuta.

Le tre tipologie di anelli: R, RX e BX

Tutte e tre le famiglie sigillano per contatto metallo-metallo ma non sono liberamente intercambiabili. Gli anelli realizzati secondo ASME B16.20 e API 6A sono identificati da un numero R, RX o BX, e quel numero è l'unico modo affidabile per abbinare un anello a una scanalatura.

Stile R: l'anello di base

Lo stile R è l'anello originale e ancora il più comune. È realizzato in sezioni trasversali ovali e ottagonali, entrambe intercambiabili nelle moderne scanalature ottagonali a fondo piatto; l'anello ottagonale contatta facce angolate di 23 gradi, l'anello ovale estremità arrotondate. Le facce di tenuta sono finite a 1,6 micrometri Ra, o 63 micro-pollici RMS, e quella finitura dell'anello, non la faccia della flangia, governa la tenuta. Gli anelli R coprono le flange ASME B16.5 da NPS 1/2 a NPS 24 e ASME B16.47 Serie A oltre.

Stile RX: energizzato dalla pressione in una scanalatura R

Un anello RX è più alto e più pesante dell'anello R della stessa dimensione. I suoi smussi esterni toccano prima le superfici esterne della scanalatura, quindi esiste una tenuta prima che la linea venga pressurizzata, e la pressione crescente spinge l'anello verso l'esterno per aumentare lo stress di appoggio. Questa azione auto-energizzante resiste ai carichi d'urto, ai picchi di pressione di prova e alle vibrazioni. Gli anelli RX si adattano alle scanalature R standard, ma l'altezza extra cambia la lunghezza assemblata, il che è importante su un raccordo dimensionato attorno a un anello R.

Stile BX: la geometria API 6A

Gli anelli BX hanno un diametro di passo leggermente maggiore del diametro di passo della scanalatura, quindi il contatto inizia sulla parte esterna dell'anello e lo precarica prima che arrivi la pressione. Ogni anello ha un passaggio di pressione che consente di equalizzare la pressione intrappolata. Gli anelli BX appartengono alle attrezzature per teste pozzo API 6A, si adattano solo alle scanalature BX e non sono intercambiabili con RX.

Geometria della scanalatura: dove viene decisa la tenuta

Una scanalatura è definita da quattro caratteristiche che contano sul campo: angolo del fianco, larghezza, profondità e diametro di passo. Le tolleranze sono misurate in centesimi di millimetro e l'anello è lavorato per corrispondere, motivo per cui gli anelli vengono ordinati per numero piuttosto che per dimensione del tubo. Il fondo piatto non sigilla; fornisce un riferimento e spazio per la piccola deformazione che si verifica al montaggio.

Il rischio pratico è il danno. Un graffio circonferenziale su un fianco è un percorso di perdita che nessun carico di bulloni chiuderà, perché l'anello non può deformarsi in una scanalatura che non corrisponde più al suo profilo; ammaccature, bave e vaiolatura sono al suo pari. La rilavorazione rimuove il difetto ma cambia profondità o larghezza, quindi la flangia deve essere riqualificata rispetto alle nuove dimensioni della scanalatura e riparata con un anello che vi si adatti.

Materiale e durezza dell'anello: una coppia che non può essere invertita

La regola principale è semplice e spesso infranta: l'anello deve essere più morbido della flangia contro cui sigilla. L'anello è la parte progettata per deformarsi; se è più duro della scanalatura, la scanalatura si deforma e la flangia diventa l'elemento consumabile. I valori pubblicati sono limiti massimi, non obiettivi.

Il caso problematico è acciaio inossidabile su acciaio inossidabile. Flange F304 o F316 forgiate secondoASTM A182/A182Msono comunemente fornite ricotte, e un anello 316 al limite massimo di 160 HB lascia poco margine rispetto a una scanalatura di durezza simile. Specificare l'anello in modo che il suo massimo consentito si collochi chiaramente al di sotto della durezza misurata della scanalatura, e confermare entrambi dai certificati di laminazione; una singola cifra di durezza su un ordine di acquisto non è un controllo del materiale.

Gli anelli in ferro dolce e acciaio a basso tenore di carbonio sono zincati fino a un massimo di 8 micrometri per protezione atmosferica, non per tenuta. Ogni anello porta marcature permanenti a bassa sollecitazione che mostrano stile, numero dell'anello, materiale e standard.

Pratica di bullonatura e assemblaggio

L'anello si deforma una sola volta. Il carico del bullone deve essere sufficientemente elevato da forzarlo nella scanalatura e lasciare comunque un precarico dopo il rilassamento a breve termine; poiché l'area di contatto è piccola, quel carico viene raggiunto rapidamente e anche il margine di errore nel serraggio è piccolo.

• Abbinare la bullonatura al servizio.ASTM A193/A193Mcopre bulloneria in lega e acciaio inossidabile per lavori ad alta temperatura o alta pressione; il servizio a bassa temperatura passa a A320/A320M.
• Utilizzare i valori di coppia emessi per il progetto, non tabelle generiche che ignorano lubrificante, rivestimento e classe della flangia. La sequenza è coperta nella nota sucoppia e sequenza di serraggio dei bulloni della flangia.
• Serrare a stadi in uno schema incrociato e osservare la chiusura uniforme del giunto; un giunto che si chiude prima da un lato ha già inclinato l'anello.
• Mantenere puliti e asciutti la scanalatura e l'anello, poiché l'anti-grippaggio o il grasso sulle facce di tenuta modificano l'attrito necessario all'anello per deformarsi, e non riutilizzare mai un anello o montare due guarnizioni per chiudere un gap.

La bullonatura è dove iniziano la maggior parte delle perdite post-avviamento. Un giunto che supera un collaudo idraulico a freddo e perde a caldo di solito ha perso precarico, non volume di guarnizione: bullone, flangia e anello si espandono a velocità diverse.

Ispezione prima della chiusura del giunto

La maggior parte dei guasti RTJ viene decisa prima che l'ultimo bullone sia serrato. Al montaggio, confermare il numero dell'anello rispetto alle marcature della flangia e alle specifiche della linea; ispezionare ogni scanalatura per graffi circonferenziali, ammaccature, bave, vaiolature e vernice sui fianchi; verificare che l'anello sia appoggiato piatto; verificare materiale e durezza rispetto al certificato; confermare che i prigionieri entrino liberamente e sporgano uniformemente; e registrare il gap finale della flangia in quattro punti in modo che un giunto inclinato venga rilevato prima del collaudo di pressione.

Quando RTJ è la scelta sbagliata

RTJ è una scelta predefinita scadente. Si guadagna il suo posto dove pressione, temperatura, cicli termici o fluidi escludono una guarnizione più morbida; altrove aggiunge costi di lavorazione e disciplina di manutenzione senza alcun beneficio di tenuta. La conversione non è semplicemente una scanalatura tagliata su una faccia esistente: spessore della flangia, geometria della scanalatura, altezza della pila e bullonatura cambiano insieme.

Conclusione

Una connessione RTJ è decisa da tre cose fissate prima dell'assemblaggio: la scanalatura, l'anello e il carico del bullone. La scanalatura deve avere il profilo e il diametro di passo corretti senza danni circonferenziali; l'anello deve essere del numero, materiale e durezza corretti per quella scanalatura; il carico del bullone deve deformare l'anello una volta, uniformemente, e mantenerlo. Se si ottengono tutti e tre correttamente, il giunto terrà attraverso cicli termici che distruggerebbero una guarnizione piatta.

Domande frequenti

Un anello R ovale può sostituire un anello R ottagonale nella stessa scanalatura?

Sì. Entrambi condividono lo stesso numero di anello e si adattano a scanalature ottagonali a fondo piatto, ma contattano la scanalatura in modo diverso e non dovrebbero essere mescolati all'interno di una coppia di flange.

Un anello RX può essere utilizzato in una scanalatura R standard?

Sì, gli anelli RX si adattano alle scanalature R standard e vengono utilizzati per aggiungere resistenza agli urti e alle vibrazioni. L'anello è più alto, quindi la lunghezza assemblata aumenta e qualsiasi raccordo dimensionato attorno a un anello R deve essere ricontrollato.

Perché un giunto RTJ perde dopo aver superato un collaudo idraulico?

Di solito perché il precarico è stato perso, non perché l'anello si è guastato. L'espansione differenziale tra bulloni, flange e anello alla temperatura operativa, o una scanalatura che era marginale fin dall'inizio, si manifesta solo alla temperatura di servizio.

Una flangia RTJ è più resistente di una flangia a risalto?

Il corpo della flangia non è automaticamente più resistente; il sistema di tenuta cambia. Un anello metallico tollera pressioni e temperature più elevate rispetto a una guarnizione morbida e richiede una scanalatura integra e un carico di bulloni adeguato.

Specificare flange RTJ per una richiesta di offerta

Una richiesta di offerta che omette uno qualsiasi di questi elementi tornerà con una domanda, e talvolta con la parte sbagliata: dimensione, classe e standard dimensionale (NPS 6 Classe 600 secondo ASME B16.5); tipo e grado della flangia (collo saldato, ASTM A182 F316L); numero e stile dell'anello (R45 ottagonale, o RX per un retrofit); materiale dell'anello con durezza massima e requisito di certificato; e finitura della scanalatura con qualsiasi punto di verifica.

Le flange RTJ in gradi di acciaio inossidabile, duplex, super duplex e leghe di nichel rientrano nelintervallo delle flange in acciaio legato, comprese le flange a collo saldato fornite confaccia RF o RTJ. Poiché un giunto ad anello è dimensionato per numero di anello, larichiesta tecnicadovrebbe riportare quel numero con dimensione, classe, standard e materiale, in modo che flangia e anello vengano quotati come un unico gruppo abbinato.

Per la geometria, le tolleranze e i valori di durezza alla base di queste famiglie, vedere idati tecnici sui giunti di tipo ad anellopubblicati da Flexitallic per anelli realizzati secondo ASME B16.20 e API 6A.

Questo articolo è solo a scopo informativo generale. La selezione finale deve basarsi sul codice applicabile, sulla specifica del progetto e sulla conferma da parte di personale di ingegneria qualificato.